EP3983173A1 - Method and apparatus for producing 3d moldings by layering technology, using a core cleaning station - Google Patents

Method and apparatus for producing 3d moldings by layering technology, using a core cleaning station

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Publication number
EP3983173A1
EP3983173A1 EP20740181.1A EP20740181A EP3983173A1 EP 3983173 A1 EP3983173 A1 EP 3983173A1 EP 20740181 A EP20740181 A EP 20740181A EP 3983173 A1 EP3983173 A1 EP 3983173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning station
molded part
cleaning
jet
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20740181.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Griesser
Alexander Kudernatsch
Luis Alfonso Fernandez ORIVE
Alesander Olea ABARRATEGUI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voxeljet AG
Loramendi S Coop
Original Assignee
Voxeljet AG
Loramendi S Coop
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voxeljet AG, Loramendi S Coop filed Critical Voxeljet AG
Publication of EP3983173A1 publication Critical patent/EP3983173A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/68—Cleaning or washing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/80—Plants, production lines or modules
    • B22F12/88—Handling of additively manufactured products, e.g. by robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/003—Removing abrasive powder out of the blasting machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/006—Treatment of used abrasive material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing three-dimensional models by means of layer construction technology using a core cleaning station.
  • the European patent specification EP 0 431 924 B1 describes a method for producing three-dimensional objects from computer data.
  • a particulate material is applied in a thin layer to a platform and this is selectively printed with a binder material by means of a print head.
  • the particle area printed with the binder adheres and solidifies under the influence of the binder and possibly an additional hardener.
  • the platform is then lowered by one layer into a building cylinder and provided with a new layer of particulate material, which is also printed as described above. These steps are repeated until a certain, desired height of the object is reached.
  • a three-dimensional object is created from the printed and consolidated areas.
  • This object made of solidified particulate material is embedded in loose particulate material after its completion and must then be freed from it. Up to now this has been done manually and is very complex and therefore very cost-intensive.
  • the components are freed from residual powder, for example, by means of a suction device and / or by simply brushing them off.
  • a further object of the present invention was to provide means which enable the cleaning step to be automated and thus help to save labor and costs.
  • Another object of the present invention was to provide an improved 3D printing method in which various work steps are automated and assembly line production can be achieved in 3D printing at least in sections.
  • the invention relates to a core cleaning station for cleaning 3D molded parts, comprising a housing with an opening that can optionally be closed or comprises a means for closing and means for generating a bead jet and an air jet and a storage surface and / or holder for the 3D molding.
  • the invention relates to a 3D printing device which comprises a connected cleaning station (core cleaning station).
  • the invention relates to a method for producing 3D molded parts, with at least one cleaning step being carried out in an automated or semi-automated manner.
  • Fig. 1 shows the exemplary structure of a cleaning station (core cleaning station) (10).
  • Fig. 2 shows the view into the core cleaning station (10) with adjustable air nozzles (4).
  • Fig. 3 shows part of a handling robot (7) with a swivel arm.
  • 4a and 4b describe schematically a 3D molded part (9) on a core holder (2) or on the swivel arm of a handling robot (7).
  • 5a and 5b describe a 3-D molded part (9) which is exposed to bead irradiation (8) or immersed in a bead bath in a container (6).
  • FIG. 6 shows how the 3-D molded part (9) on the core holder (2) is exposed to an air jet by means of adjustable air nozzles (4) for further cleaning and freeing of non-solidified particulate material.
  • an object on which the application is based is achieved in that a core cleaning station is provided which can clean a produced 3D molded part essentially semi-automatically or automatically and by a method that uses such a core cleaning station.
  • 3-D molded part in the sense of the invention are all three-dimensional objects produced by means of the method according to the invention and / or the device according to the invention, which have dimensional stability.
  • Construction space is the geometric location in which the particulate material fill grows during the construction process through repeated coating with particulate material or through which the fill passes in the case of continuous principles Building level, limited. With continuous principles there are usually a conveyor belt and delimiting side walls.
  • job box represents a unit that can be moved into and out of the device and allows batch production. a job box is extended after the process is completed and a new job box can be run into the device immediately, so that the production volume and thus the device performance is increased.
  • Construction platform or “construction field” in the sense of the disclosure is the surface to which the particulate material is applied and on which the particulate material is selectively solidified in order to build up a predetermined three-dimensional molded part.
  • particulate materials or “particulate building materials” or “building materials”
  • all materials known for powder-based 3D printing can be used, in particular polymers, ceramics and metals.
  • the particulate material is preferably a dry, free-flowing powder, but it can also be a cohesive one cut-resistant powder or a particle-laden liquid can be used In this document, particle material and powder are used synonymously.
  • the “particle material application” is the process in which a defined layer of powder is generated. This can be done either on the construction platform or on an inclined plane relative to a conveyor belt using continuous principles.
  • the particle material application is also referred to below as “coating” or “recoating” called.
  • selective liquid application can take place after each particle material application or, depending on the requirements of the molded body and to optimize the production of the molded body, it can also take place irregularly, for example several times based on a particle material application. A sectional image is printed through the desired body.
  • any known 3D printing device that contains the required components can be used as the "device" for performing the method according to the invention.
  • Usual components include coater, construction field, means for moving the construction field or other components in continuous processes, metering devices and heat and / or irradiation means and other components known to those skilled in the art, which are therefore not detailed here. These device parts are combined with a core cleaning station for the cleaning step.
  • the "packing density” describes the filling of the geometric space with a solid. It depends on the nature of the particle material and the application device and is an important output variable for the sintering process.
  • the building material is always applied in a "defined layer” or “layer thickness”, which is set individually depending on the building material and process conditions. It is, for example, 0.05 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm.
  • “Gap” or “gap opening” in the sense of the disclosure denotes the agent through which the particulate material is applied from the recoater or onto the construction platform and by means of which the amount of particulate material applied can be controlled.
  • the particulate material exits the coater through the "gap” or “gap opening” and flows onto the building platform.
  • the "closure” or “coater closure” controls the amount of particulate matter released.
  • a “coater blade” or “swing blade” in the sense of the disclosure relates to a means of a coater device facing the building platform, which means can be combined with further means in order to control the application of particulate material.
  • the "coating blade” can form a gap with another part or means of the coating device, which is closed by a pouring cone at a standstill.
  • the "coating blade” is closed and opened with a controllable seal, for example a spring steel sheet, Controlled particle material application on the construction field.
  • a “closure device” in the sense of the disclosure relates to the combination of a coater blade, controllable closure and actuator in a particle material coater.
  • a “closure means” or “closure” or “coater closure” in the sense of the disclosure is a means which enables the gap of the coater to be closed and opened in a controlled manner. It can be, for example, a spring steel sheet.
  • control means or “actuator” in the sense of the disclosure is used to open and close the closure means.
  • Opening speed in the sense of the disclosure means the period of time which elapses until the closure means is actuated from its closed position to its maximum opening.
  • Closure opening process in the sense of the disclosure is the process in which the closure means is brought from its closed to its open position. Accordingly, a “closure closing process” is the reverse sequence.
  • Travel speed in the sense of the disclosure relates to the speed of the forward or backward movement of the coater.
  • the travel speed and the opening speed are important variables that influence the process sequence, the production speed for 3D molded parts and the control of the approach and the printing process these quantities also affect the economics of a 3D printing device.
  • Core cleaning station or “cleaning station” in the sense of the disclosure is a container or a housing or a separate space into which 3D molded parts can be introduced and which are partially or essentially completely freed from particulate material by various means.
  • the cleaning station can have a closable opening or means which essentially prevent the escape of particulate materials from the interior, e.g. a curtain or rows of brushes.
  • the cleaning station within the meaning of the disclosure can contain further means that are useful for cleaning, such as recycling means, storage containers, holding means, fastening means, controllable and / or movable air or material nozzles.
  • “Pearls” in the sense of the disclosure are particle-shaped parts that can be round and / or rounded and / or structured and that are brought into contact with the 3D molded part to be cleaned or with the 3D molded part being introduced or immersed therein "Pearls” can also advantageously penetrate a complex geometry by means of an air stream and thus detach non-solidified particulate material from the 3D molded part and thus free it from it.
  • the beads can consist of different materials or mixtures of materials, e.g. Zeolites, orange gel, silica gel, one or more clay minerals, one or more diatomites and / or one or more sepiolites can be used.
  • a "container for holding pearls" within the meaning of the disclosure is any means in which pearls can be presented or returned and which has a volume of between 10 liters and 1000 liters.
  • “Means for recycling pearls” in the sense of the disclosure are all means which serve to collect, transport and / or suck up pearls and to lead or return them to a container for receiving pearls.
  • a “storage means” within the meaning of the disclosure is any suitable means, such as a receiving unit, a surface for storing, a storage surface for 3D molded parts, which preferably has a fixing means for attaching one or more 3D molded parts and which is preferably in its X, The Y, Z axis can be moved and / or is pivotable.
  • "Gripping means” in the sense of the disclosure can be any device that can pick up a 3D molded part in a controlled manner and transport it to another location in space or can simply fix it; it can, for example, be a robot device that can be moved and controlled in three-dimensional directions.
  • the invention relates to a cleaning station suitable for cleaning 3D molded parts, comprising a housing with an opening, optionally closable, means suitable for generating a bead jet and / and means suitable for generating an air jet and / or a Container for receiving pearls, means for recycling pearls, optionally a storage means, preferably which can be moved in its X, Y, Z-axis and / or is pivotable, and / or where the storage means is a storage area for the 3D molded part has and / or the storage surface has a fixing means for the 3D molded part.
  • the disclosure relates to a 3D printing device comprising a cleaning station as described above and further components customary for 3D printing.
  • the cleaning station described here can further contain or comprise means for recycling beads, wherein the means for recycling can be a tube chain conveyor.
  • the cleaning station as disclosed here uses beads which, by means of a bead jet, partially or essentially completely free the 3-D molded part from unsolidified particulate material and thus clean it; the beads of the bead jet or in the container in the cleaning station consist of or comprise zeolites, orange gel, silica gel, one or more clay minerals, one or more diatomites and / and one or more sepiolites.
  • the disclosure relates to a cleaning station as described herein, the beads being cleaned by means of a cleaning agent; the cleaning agent is preferably arranged inside or outside the cleaning station.
  • the cleaning agent can be arranged outside and above or below the cleaning station and it can, for example, have a contamination separating agent.
  • the disclosure relates to a 3D printing device that is coupled to the cleaning station described above.
  • 3D printing devices are known to the person skilled in the art and therefore do not need to be described in further detail here.
  • Well-known manufacturers of such systems include 3D-Systems Inc., voxeljet AG or Stratasys.
  • the 3D printing device is coupled to the cleaning station via a robot with gripping means and / or pivoting means such as a pivotable gripping arm or with other suitable conveying means.
  • the disclosure relates to a method for producing 3D molded parts, wherein any known 3D printing machine and any known 3D printing method can be used, which according to the disclosure can be used coupled with a cleaning station as described herein.
  • a further coupling can also take place after the cleaning station via conveying means to further processing stations and method steps and thus further semi-automation or automation can be achieved.
  • a method according to the disclosure for cleaning 3-D molded parts comprises the following steps: a 3-D molded part is introduced into the cleaning station, preferably the cleaning station is essentially closed and the 3-D molded part is exposed to beads or a stream of beads; -Moulded part exposed to a jet of air in a further step.
  • the 3-D molding can be exposed to the beads from one or more sides.
  • the 3D molded part can also be moved in a bead jet, or the beads circulate in a container and flow around the 3D molded part and / or flow through the cavities of the 3D molded part.
  • the 3-D molded part can be exposed to a bead jet or a horizontal bead shower in one step, or introduced into a container with beads, preferably the beads are only introduced into the container after the 3-D molded part has been introduced, preferably with the container in X-, Y or / and Z direction is pivotable and / or movable.
  • the container itself can also have means which are suitable for achieving a movement of the beads and thus a To cause or promote movement through cavities of the 3D molded part.
  • the 3-D molding is moved in the X, Y and / or Z directions while it is exposed to the bead jet or is in the container with beads.
  • the beads of the bead jet are recycled in a circuit, preferably by means of a pipe chain conveyor, preferably returned to a bead storage container, the bead storage container being positioned near the cleaning station or, for example, positioned at the top of the cleaning station, and / or below In the cleaning station there is a bead collecting tray that returns the beads to the bead storage container after the 3D molded part has been irradiated.
  • the 3D molded part can be exposed to an air jet, preferably by means of air nozzles, the air nozzles and / or the air jet being adjustable in its jet directions.
  • air nozzles can be attached to or form an air nozzle holder, and this air nozzle holder can itself also be movable and / or pivotable in different directions.
  • the bead jet can be combined with an air jet.
  • the 3D molded part can be brought into the cleaning station by means of gripping means or manually, preferably the gripping means being a robot device that can be controlled in three-dimensional direction or another suitable conveying means that enables the transfer of the 3D molded part produced in the 3D printing process from the printing device can cause to the cleaning station.
  • gripping means being a robot device that can be controlled in three-dimensional direction or another suitable conveying means that enables the transfer of the 3D molded part produced in the 3D printing process from the printing device can cause to the cleaning station.
  • the 3-D molded part can be held on the gripping means in the cleaning station or positioned on a storage means.
  • the 3-D molded part can be positioned on a support means and fastened thereon, the support means being movable and / or pivotable in its X, Y, Z-axis and / or having a support surface for the 3-D molded part or / and the storage area has a fixing means for the 3D molded part.
  • the cleaning station can also simply have a storage area for the 3D molded part, which optionally has holding means for the 3D molded part.
  • Automatic bead circuit e.g. with tube chain conveyor
  • Cabin opening with closing means door (s) or curtain or row of brushes

Abstract

The invention relates to a method and an apparatus for producing three-dimensional models by layering technology, using a core cleaning station.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von 3D-Formteilen durch Schichtaufbautechnik unter Verwendung einer Kernreinigungsstation Method and device for the production of 3-D molded parts by the layer build-up technique using a core cleaning station
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Modelle mittels Schichtaufbautechnik unter Verwendung einer Kernreinigungsstation. The invention relates to a method and a device for producing three-dimensional models by means of layer construction technology using a core cleaning station.
In der europäischen Patentschrift EP 0 431 924 Bl wird ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Computerdaten beschrieben. Dabei wird ein Partikelmaterial in einer dünnen Schicht auf eine Plattform aufgetragen und dieses selektiv mittels eines Druckkopfes mit einem Bindermaterial bedruckt. Der mit dem Binder bedruckte Partikelbereich verklebt und verfestigt sich unter dem Einfluss des Binders und gegebenenfalls eines zusätzlichen Härters. Anschließend wird die Plattform um eine Schichtdicke in einen Bauzylinder abgesenkt und mit einer neuen Schicht Partikelmaterial versehen, die ebenfalls, wie oben beschrieben, bedruckt wird. Diese Schritte werden wiederholt, bis eine gewisse, erwünschte Höhe des Objektes erreicht ist. Aus den bedruckten und verfestigten Bereichen entsteht so ein dreidimensionales Objekt. The European patent specification EP 0 431 924 B1 describes a method for producing three-dimensional objects from computer data. A particulate material is applied in a thin layer to a platform and this is selectively printed with a binder material by means of a print head. The particle area printed with the binder adheres and solidifies under the influence of the binder and possibly an additional hardener. The platform is then lowered by one layer into a building cylinder and provided with a new layer of particulate material, which is also printed as described above. These steps are repeated until a certain, desired height of the object is reached. A three-dimensional object is created from the printed and consolidated areas.
Dieses aus verfestigtem Partikelmaterial hergestellte Objekt ist nach seiner Fertigstellung in losem Partikelmaterial eingebettet und muss anschließend davon befreit. Dies erfolgt bisher manuell und ist sehr aufwendig und damit sehr kostenintensiv. Die Bauteile werden bspw. mittels eines Saugers oder/und durch einfaches Abbürsten vom Restpulver befreit. This object made of solidified particulate material is embedded in loose particulate material after its completion and must then be freed from it. Up to now this has been done manually and is very complex and therefore very cost-intensive. The components are freed from residual powder, for example, by means of a suction device and / or by simply brushing them off.
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Bestätigungskopie Es war deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung konstruktive Mittel bereitzustellen, die verbesserte 3D-Druckverfahrenabläufe erlauben oder zumindest die Nachteile des Standes der Technik verbessern oder ganz vermeiden. Confirmation copy It was therefore an object of the present invention to provide constructive means which allow improved 3D printing process sequences or at least improve or completely avoid the disadvantages of the prior art.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Mittel bereit zu stellen, die eine Automatisierung des Reinigungsschrittes ermöglichen und somit Arbeitskräfte und Kosten einsparen helfen. A further object of the present invention was to provide means which enable the cleaning step to be automated and thus help to save labor and costs.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein verbessertes 3D-Druckverfahren bereitzustellen, in dem verschiedene Arbeitsschritte automatisiert sind und eine Fließbandproduktion im 3D-Druck zumindest abschnittsweise erreicht werden kann. Another object of the present invention was to provide an improved 3D printing method in which various work steps are automated and assembly line production can be achieved in 3D printing at least in sections.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung Brief summary of the invention
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Kernreinigungsstation zum Reinigen von 3D-Formteilen, umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung, die gegebenenfalls verschließbar ist oder ein Mittel zum Verschließen umfasst und Mittel zum Erzeugen eines Perlenstrahls und eines Luftstrahls und eine Ablagefläche oder/und Halterung für das 3D-Formteil. In one aspect, the invention relates to a core cleaning station for cleaning 3D molded parts, comprising a housing with an opening that can optionally be closed or comprises a means for closing and means for generating a bead jet and an air jet and a storage surface and / or holder for the 3D molding.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine 3D-Druckvorrichtung, die eine angeschlossene Reinigungsstation (Kernreinigungssttion) umfasst. In a further aspect, the invention relates to a 3D printing device which comprises a connected cleaning station (core cleaning station).
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von 3D-Formteilen, wobei zumindest ein Reinigungsschritt in automatisierter oder halbautomatisierter Weise durchgeführt wird. In a further aspect, the invention relates to a method for producing 3D molded parts, with at least one cleaning step being carried out in an automated or semi-automated manner.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Fig. 1 zeigt den beispielhaften Aufbau einer Reinigungsstation (Kernreinigungsstation) (10). Fig. 1 shows the exemplary structure of a cleaning station (core cleaning station) (10).
Fig. 2 zeigt die Ansicht in die Kernreinigungsstation (10) mit einstellbaren Luftdüsen (4). Fig. 3 zeigt einen Teil eines Handlingrobotors (7) mit Schwenkarm. Fig. 2 shows the view into the core cleaning station (10) with adjustable air nozzles (4). Fig. 3 shows part of a handling robot (7) with a swivel arm.
Fig. 4a und 4b beschreiben schematisch ein 3D-Formteil (9) auf einer Kernhalterung (2) bzw. am Schwenkarm eines Handlingrobotors (7). 4a and 4b describe schematically a 3D molded part (9) on a core holder (2) or on the swivel arm of a handling robot (7).
Fig. 5a und 5b beschreiben ein 3D-Formteil (9), das einer Perlenbestrahlung (8) ausgesetzt wird bzw. in ein Perlenbad in einem Behälter (6) eingetaucht wird. 5a and 5b describe a 3-D molded part (9) which is exposed to bead irradiation (8) or immersed in a bead bath in a container (6).
Fig. 6 zeigt wie das 3D-Formteil (9) auf der Kernhalterung (2) einem Luftstrahl mittels einstellbarer Luftdüsen (4) zur weiteren Reinigung und Befreiung von nicht verfestigtem Partikelmaterial ausgesetzt wird. 6 shows how the 3-D molded part (9) on the core holder (2) is exposed to an air jet by means of adjustable air nozzles (4) for further cleaning and freeing of non-solidified particulate material.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Erfindungsgemäß wird eine der Anmeldung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Kernreinigungsstation bereitgestellt wird, die ein hergestelltes 3D-Formteil im Wesentlichen halbautomatisch oder automatisch reinigen kann sowie durch ein Verfahren, das eine derartige Kernreinigungsstation verwendet. According to the invention, an object on which the application is based is achieved in that a core cleaning station is provided which can clean a produced 3D molded part essentially semi-automatically or automatically and by a method that uses such a core cleaning station.
Im Folgenden werden zunächst einige Begriffe der Erfindung näher erläutert. Some terms of the invention are first explained in more detail below.
„3D-Formteil", „Formkörper" oder„Bauteil" im Sinne der Erfindung sind alles mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder/und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte dreidimensionale Objekte, die eine Formfestigkeit aufweisen. “3-D molded part”, “molded body” or “component” in the sense of the invention are all three-dimensional objects produced by means of the method according to the invention and / or the device according to the invention, which have dimensional stability.
„Bauraum" ist der geometrische Ort in dem die Partikelmaterialschüttung während des Bauprozesses durch wiederholtes Beschichten mit Partikelmaterial wächst oder durch den die Schüttung bei kontinuierlichen Prinzipien durchläuft. Im Allgemeinen wird der Bauraum durch einen Boden, die Bauplattform, durch Wände und eine offene Deckfläche, die Bauebene, begrenzt. Bei kontinuierlichen Prinzipien existieren meist ein Förderband und begrenzende Seitenwände. Der Bauraum kann auch durch eine sogenannte Jobbox ausgestaltet sein, die eine in die Vorrichtung ein- und ausfahrbare Einheit darstellt und eine Batch-Herstellung erlaubt, wobei eine Jobbox nach Prozessabschluss ausgefahren wird und sofort eine neue Jobbox in die Vorrichtung eingefahren werden kann, sodass das Herstellungsvolumen und somit die Vorrichtungsleistung erhöht wird. "Construction space" is the geometric location in which the particulate material fill grows during the construction process through repeated coating with particulate material or through which the fill passes in the case of continuous principles Building level, limited. With continuous principles there are usually a conveyor belt and delimiting side walls. The installation space can also be designed by a so-called job box, which represents a unit that can be moved into and out of the device and allows batch production. a job box is extended after the process is completed and a new job box can be run into the device immediately, so that the production volume and thus the device performance is increased.
„Bauplattform" oder„Baufeld" im Sinne der Offenbarung ist die Fläche, auf die das Partikelmaterial aufgetragen wird und auf der das Partikelmaterial selektiv verfestigt wird, um ein vorbestimmtes dreidimensionales Formteil aufzubauen. “Construction platform” or “construction field” in the sense of the disclosure is the surface to which the particulate material is applied and on which the particulate material is selectively solidified in order to build up a predetermined three-dimensional molded part.
Als „Partikelmaterialien" oder „partikelförmige Baumaterialien" oder „Baumaterialien" können alle für den Pulver-basierten 3D Druck bekannten Materialien verwendet werden, insbesondere Polymere, Keramiken und Metalle. Das Partikelmaterial ist vorzugsweise ein trocken frei fließendes Pulver, es kann aber auch ein kohäsives schnittfestes Pulver oder eine partikelbeladene Flüssigkeit verwendet werden. In dieser Schrift werden Partikel material und Pulver synonym verwendet. As "particulate materials" or "particulate building materials" or "building materials", all materials known for powder-based 3D printing can be used, in particular polymers, ceramics and metals. The particulate material is preferably a dry, free-flowing powder, but it can also be a cohesive one cut-resistant powder or a particle-laden liquid can be used In this document, particle material and powder are used synonymously.
Der „Partikelmaterialauftrag" ist der Vorgang bei dem eine definierte Schicht aus Pulver erzeugt wird. Dies kann entweder auf der Bauplattform oder auf einer geneigten Ebene relativ zu einem Förderband bei kontinuierlichen Prinzipen erfolgen. Der Partikelmaterialauftrag wird im Weiteren auch„Beschichtung" oder„Recoaten" genannt. The "particle material application" is the process in which a defined layer of powder is generated. This can be done either on the construction platform or on an inclined plane relative to a conveyor belt using continuous principles. The particle material application is also referred to below as "coating" or "recoating" called.
„Selektiver Flüssigkeitsauftrag" kann im Sinne der Erfindung nach jedem Pa rtikelmateria lauftrag erfolgen oder je nach den Erfordernissen des Formkörpers und zur Optimierung der Formkörperherstellung auch unregelmäßig, beispielsweise mehrfach bezogen auf einen Partikelmaterialauftrag, erfolgen. Dabei wird ein Schnittbild durch den gewünschten Körper aufgedruckt. According to the invention, "selective liquid application" can take place after each particle material application or, depending on the requirements of the molded body and to optimize the production of the molded body, it can also take place irregularly, for example several times based on a particle material application. A sectional image is printed through the desired body.
Als „Vorrichtung" zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jede bekannte 3D-Druckvorrichtung verwendet werden, die die erforderlichen Bauteile beinhaltet. Übliche Komponenten beinhalten Beschichter, Baufeld, Mittel zum Verfahren des Baufeldes oder anderer Bauteile bei kontinuierlichen Verfahren, Dosiervorrichtungen und Wärme- und/oder Bestrahlungsmittel und andere dem Fachmann bekannte Bauteile, die deshalb hier nicht näher ausgeführt werden. Diese Vorrichtungsteile werden für den Reinigungsschritt mit einer Kernreinigungsstation kombiniert. Any known 3D printing device that contains the required components can be used as the "device" for performing the method according to the invention. Usual components include coater, construction field, means for moving the construction field or other components in continuous processes, metering devices and heat and / or irradiation means and other components known to those skilled in the art, which are therefore not detailed here. These device parts are combined with a core cleaning station for the cleaning step.
Die „Packungsdichte" beschreibt die Ausfüllung des geometrischen Raumes durch einen Feststoff. Sie hängt von der Natur des Partikelmaterials und der Auftragsvorrichtung ab und ist eine wichtige Ausgangsgröße für den Sinterprozess. The "packing density" describes the filling of the geometric space with a solid. It depends on the nature of the particle material and the application device and is an important output variable for the sintering process.
Das Baumaterial wird immer in einer „definierten Schicht" oder „Schichtstärke" aufgebracht, die je nach Baumaterial und Verfahrensbedingungen individuell eingestellt wird. Sie beträgt beispielsweise 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm. The building material is always applied in a "defined layer" or "layer thickness", which is set individually depending on the building material and process conditions. It is, for example, 0.05 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm.
„Spalt" oder „Spaltöffnung" im Sinne der Offenbarung bezeichnet das Mittel durch das Partikelmaterial vom Recoater bzw. auf die Bauplattform aufgebracht wird und mittels dem/der die Auftragsmenge von Partikelmaterial gesteuert werden kann. Durch den „Spalt" oder die „Spaltöffnung" tritt das Partikelmaterial aus dem Beschichter aus und fließt auf die Bauplattform. Der„Verschluss" oder„Beschichterverschluss" steuert die freigegebene Partikelmaterialmenge. “Gap” or “gap opening” in the sense of the disclosure denotes the agent through which the particulate material is applied from the recoater or onto the construction platform and by means of which the amount of particulate material applied can be controlled. The particulate material exits the coater through the "gap" or "gap opening" and flows onto the building platform. The "closure" or "coater closure" controls the amount of particulate matter released.
Eine„Beschichterklinge" oder„Schwingklinge" im Sinne der Offenbarung betrifft ein der Bauplattform zugewandtes Mittel einer Beschichtervorrichtung, die mit weiteren Mitteln kombiniert sein kann, um den Partikelmaterialauftrag zu steuern. Die„Beschichterklinge" kann mit einem anderen Teil oder Mittel der Beschichtervorrichtung einen Spalt bilden, der im Stillstand durch einen Schüttkegel verschlossen wird. In der vorliegenden Offenbarung wird die „Beschichterklinge" mit einem ansteuerbaren Verschluss, z.B. einem Federstahlblech, verschlossen und geöffnet und so der Partikelmaterialauftrag auf das Baufeld gesteuert. Eine „Verschlussvorrichtung" im Sinne der Offenbarung betrifft die Kombination von Beschichterklinge, ansteuerbarem Verschluss und Aktor in einem Partikelmaterialbeschichter. A “coater blade” or “swing blade” in the sense of the disclosure relates to a means of a coater device facing the building platform, which means can be combined with further means in order to control the application of particulate material. The "coating blade" can form a gap with another part or means of the coating device, which is closed by a pouring cone at a standstill. In the present disclosure, the "coating blade" is closed and opened with a controllable seal, for example a spring steel sheet, Controlled particle material application on the construction field. A “closure device” in the sense of the disclosure relates to the combination of a coater blade, controllable closure and actuator in a particle material coater.
Ein „Verschlussmittel" oder„Verschluss" oder„Beschichterverschluss" im Sinne der Offenbarung ist ein Mittel, das es ermöglicht den Spalt des Beschichters gesteuert zu schließen und zu öffnen. Es kann z.B. ein Federstahlblech sein. A "closure means" or "closure" or "coater closure" in the sense of the disclosure is a means which enables the gap of the coater to be closed and opened in a controlled manner. It can be, for example, a spring steel sheet.
Ein „Ansteuermittel" oder„Aktor" im Sinne der Offenbarung dient zum Öffnen und Schließen des Verschlussmittels. A “control means” or “actuator” in the sense of the disclosure is used to open and close the closure means.
„Öffnungsgeschwindigkeit" im Sinne der Offenbarung bedeutet die Zeitdauer, die vergeht bis das Verschlussmittel von seiner geschlossenen Stellung bis zu seiner maximalen Öffnung angesteuert wird. “Opening speed” in the sense of the disclosure means the period of time which elapses until the closure means is actuated from its closed position to its maximum opening.
„Verschlussöffnungsprozess" im Sinne der Offenbarung ist der Vorgang bei dem das Verschlussmittel von seiner geschlossenen zu seiner geöffneten Stellung gebracht wird. Dementsprechend ist ein „Verschlussschließungsprozess" der umgekehrte Ablauf. “Closure opening process” in the sense of the disclosure is the process in which the closure means is brought from its closed to its open position. Accordingly, a “closure closing process” is the reverse sequence.
„Verfahrgeschwindigkeit" im Sinne der Offenbarung bezieht sich auf die Geschwindigkeit des Vor- oder Zurückfahren des Beschichters. Die Verfahrgeschwindigkeit und die Öffnungsgeschwindigkeit sind wichtige Größen, die den Verfahrensablauf, die Herstellungsgeschwindigkeit für 3D- Formteilen und das Steuern des Anfahrens und des Druckprozesses beeinflussen. Somit beeinflussen diese Größen auch die Wirtschaftlichkeit einer 3D-Druckvorrichtung. "Travel speed" in the sense of the disclosure relates to the speed of the forward or backward movement of the coater. The travel speed and the opening speed are important variables that influence the process sequence, the production speed for 3D molded parts and the control of the approach and the printing process these quantities also affect the economics of a 3D printing device.
„Kernreinigungsstation" oder „Reinigungsstation" im Sinne der Offenbarung ist ein Behältnis oder ein Gehäuse oder ein abgetrennter Raum, in den 3D-Formteile eingebrachte werden können und die mit Hilfe von verschiedenen Mitteln von Partikelmaterial teilweise oder im wesentlichen vollständig befreit werden. Die Reinigungsstation kann über eine verschließbare Öffnung verfügen oder Mittel, die das Austreten von Partikelmaterialien aus dem Innenraum im wesentlichen verhindern, z.B. einen Vorhang oder Bürstenreihen. Die Reinigungsstation im Sinne der Offenbarung kann weitere Mittel enthalten, die für die Reinigung nützlich sind wie Rezyklisierungsmittel, Vorratsbehälter, Haltemittel, Befestigungsmittel, steuerbare oder/und verfahrbare Luft- oder Materialdüsen. "Core cleaning station" or "cleaning station" in the sense of the disclosure is a container or a housing or a separate space into which 3D molded parts can be introduced and which are partially or essentially completely freed from particulate material by various means. The cleaning station can have a closable opening or means which essentially prevent the escape of particulate materials from the interior, e.g. a curtain or rows of brushes. The cleaning station within the meaning of the disclosure can contain further means that are useful for cleaning, such as recycling means, storage containers, holding means, fastening means, controllable and / or movable air or material nozzles.
„Perlen" im Sinne der Offenbarung sind partikelförmige Teile, die rund oder/und abgerundet oder/und strukturiert sein können und die mit dem zu reinigenden 3D-Fromteil in Kontakt gebracht werden oder wobei das 3D-Formteil in diese eingebracht oder eingetaucht wird. Die „Perlen" könne mittels Luftstrom vorteilhafterweise auch in eine komplexe Geometrie eindringen und so nicht verfestigtes Partikelmaterial von dem 3D-Formteil lösen und es so davon befreien. Die Perlen können aus unterschiedlichen Materialien oder Materialgemischen bestehen, z.B. können verwendet werden Zeolithe, Orangegel, Silika-Gel, ein oder mehrere Tonminerale, ein oder mehrere Diatomite oder/und ein oder mehrere Sepiolithe. "Pearls" in the sense of the disclosure are particle-shaped parts that can be round and / or rounded and / or structured and that are brought into contact with the 3D molded part to be cleaned or with the 3D molded part being introduced or immersed therein "Pearls" can also advantageously penetrate a complex geometry by means of an air stream and thus detach non-solidified particulate material from the 3D molded part and thus free it from it. The beads can consist of different materials or mixtures of materials, e.g. Zeolites, orange gel, silica gel, one or more clay minerals, one or more diatomites and / or one or more sepiolites can be used.
Ein „Behälter zur Aufnahme von Perlen" im Sinne der Offenbarung ist jedwedes Mittel, in dem Perlen vorgelegt oder zurückgeführt werden können und das ein Volumen von zwischen 10 Liter bis 1000 Liter Volumen aufweist. A "container for holding pearls" within the meaning of the disclosure is any means in which pearls can be presented or returned and which has a volume of between 10 liters and 1000 liters.
„Mittel zum Rezyklisieren von Perlen" im Sinne der Offenbarung sind alle Mittel, die dazu dienen Perlen aufzufangen, zu transportieren oder/und aufzusaugen und zu einem Behälter zur Aufnahme von Perlen zu führen oder zurückzuführen. “Means for recycling pearls” in the sense of the disclosure are all means which serve to collect, transport and / or suck up pearls and to lead or return them to a container for receiving pearls.
Ein „Ablagemittel" im Sinne der Offenbarung ist jedes geeignete Mittle, wie ein Aufnahmeeinheit, eine Fläche zum Ablegen, eine Ablagefläche von 3D-Formteilen, die vorzugsweise ein Fixiermittel zum Befestigen eines oder mehrerer 3D-Formteile aufweist und das vorzugsweise in seiner X-, Y-, Z-Achse verfahrbar ist oder/und schwenkbar ist. „Greifmittel" im Sinne der Offenbarung kann jede Vorrichtung sein, die ein 3D-Formteil kontrolliert aufnehmen und an eine andere Stelle im Raum befördern kann oder einfach fixieren kann, sie kann z.B. eine Robotorvorrichtung sein, die in dreidimensionaler Richtung verfahrbar und steuerbar ist. A "storage means" within the meaning of the disclosure is any suitable means, such as a receiving unit, a surface for storing, a storage surface for 3D molded parts, which preferably has a fixing means for attaching one or more 3D molded parts and which is preferably in its X, The Y, Z axis can be moved and / or is pivotable. "Gripping means" in the sense of the disclosure can be any device that can pick up a 3D molded part in a controlled manner and transport it to another location in space or can simply fix it; it can, for example, be a robot device that can be moved and controlled in three-dimensional directions.
Die verschiedenen Aspekte der Erfindung werden im Folgenden weiter beschrieben. The various aspects of the invention are further described below.
Die Erfindung betrifft in einem Aspekt eine Reinigungsstation geeignet zur Reinigung von 3D-Formteilen, umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung, gegebenenfalls verschließbar, Mittel geeignet, um einen Perlenstrahl zu erzeugen oder/und Mittel geeignet, um einen Luftstrahl zu erzeugen, oder/und einen Behälter zur Aufnahme von Perlen, Mittel zum Rezyklisieren von Perlen, gegebenenfalls ein Ablagemittel, vorzugsweise das in seiner X-, Y-, Z-Achse verfahrbar ist oder/und schwenkbar ist, oder/und wobei das Ablagemittel eine Ablagefläche für das 3D-Formteil aufweist oder/und die Ablagefläche ein Fixiermittel für das 3D-Formteil aufweist. In one aspect, the invention relates to a cleaning station suitable for cleaning 3D molded parts, comprising a housing with an opening, optionally closable, means suitable for generating a bead jet and / and means suitable for generating an air jet and / or a Container for receiving pearls, means for recycling pearls, optionally a storage means, preferably which can be moved in its X, Y, Z-axis and / or is pivotable, and / or where the storage means is a storage area for the 3D molded part has and / or the storage surface has a fixing means for the 3D molded part.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung eine 3D- Druckvorrichtung, umfassend eine Reinigungsstation wie oben beschrieben und weitere für den 3D-Druck übliche Komponenten. In a further aspect, the disclosure relates to a 3D printing device comprising a cleaning station as described above and further components customary for 3D printing.
Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsstation und der 3D- Druckvorrichtung wurde eine besonders vorteilhafte Lösung bereitgestellt, um das der Anmeldung zu Grunde liegende Problem zu lösen. With the cleaning station according to the invention and the 3D printing device, a particularly advantageous solution was provided in order to solve the problem on which the application is based.
Mit den oben dargestellten Vorrichtungskomponenten in der dargestellten Kombination konnten überraschender Weise sehr vorteilhafte Zeit- und Kosteneinsparungen erreicht werden. With the device components shown above in the combination shown, it was surprisingly possible to achieve very advantageous time and cost savings.
Weiterhin werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die oben ausgeführten Probleme oder Nachteile zumindest vermindert oder ganz vermieden. Die hier beschriebene Reinigungsstation kann weiter enthalten oder umfassen Mittel zum Rezyklisieren von Perlen, wobei das Mittel zum Rezyklisieren ein Rohrkettenförderer sein kann. Furthermore, the above-mentioned problems or disadvantages are at least reduced or completely avoided with the device according to the invention. The cleaning station described here can further contain or comprise means for recycling beads, wherein the means for recycling can be a tube chain conveyor.
Die Reinigungsstation wie hier offenbart verwendet Perlen, die mittels Perlenstrahl das 3D-Formteil von nicht verfestigtem Partikelmaterial teilweise oder im Wesentlichen vollständig befreien und somit reinigen; die Perlen des Perlenstrahls oder in dem Behälter in der Reinigungsstation bestehen aus oder umfassen Zeolithe, Orangegel, Silika-Gel, ein oder mehrere Tonminerale, ein oder mehrere Diatomite oder/und ein oder mehrere Sepiolithe. The cleaning station as disclosed here uses beads which, by means of a bead jet, partially or essentially completely free the 3-D molded part from unsolidified particulate material and thus clean it; the beads of the bead jet or in the container in the cleaning station consist of or comprise zeolites, orange gel, silica gel, one or more clay minerals, one or more diatomites and / and one or more sepiolites.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung eine Reinigungsstation wie hierin beschrieben, wobei die Perlen mittels eines Reinigungsmittels gereinigt werden, vorzugsweise ist das Reinigungsmittel innerhalb oder außerhalb der Reinigungsstation angeordnet. Beispielsweise kann das Reinigungsmittel außerhalb und oberhalb oder unterhalb der Reinigungsstation angeordnet sein und es kann beispielsweise ein Verunreinigungstrennmittel aufweisen. In a further aspect, the disclosure relates to a cleaning station as described herein, the beads being cleaned by means of a cleaning agent; the cleaning agent is preferably arranged inside or outside the cleaning station. For example, the cleaning agent can be arranged outside and above or below the cleaning station and it can, for example, have a contamination separating agent.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung eine 3D- Druckvorrichtung, die gekoppelt ist mit der oben beschriebenen Reinigungsstation. Derartige 3D-Druckvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt und müssen deshalb hier nicht weiter im Detail beschrieben werden. Bekannte Hersteller derartiger Anlagen sind u.a. die 3D-Systems Inc., voxeljet AG oder Stratasys. Die 3D-Druckvorrichtungen wird über einen Robotor mit Greifmitteln oder/und Schwenkmitteln wie einem schwenkbaren Greifarm oder mit anderen geeigneten Fördermitteln mit der Reinigungsstation gekoppelt. Es kann so eine Halbautomatisierung oder Automatisierung der 3D-Formteilherstellung mit bekannten 3D- Druckverfahren, wie z.B. pulverbasiertem 3 D- Druckverfahren mit selektivem Bindereindruck oder Lasersintern oder High Speed Sintering etc., und der Reinigung der Bauteile und gegebenenfalls der weiteren Bearbeitung der 3D-Formteile erreicht werden. Dadurch können sehr vorteilhafte Zeitvorteile, Kostenvorteile und Arbeitsqualitätsvorteile für das Bedienpersonal erreicht werden. In a further aspect, the disclosure relates to a 3D printing device that is coupled to the cleaning station described above. Such 3D printing devices are known to the person skilled in the art and therefore do not need to be described in further detail here. Well-known manufacturers of such systems include 3D-Systems Inc., voxeljet AG or Stratasys. The 3D printing device is coupled to the cleaning station via a robot with gripping means and / or pivoting means such as a pivotable gripping arm or with other suitable conveying means. Semi-automation or automation of the 3D molded part production with known 3D printing processes, such as powder-based 3D printing processes with selective binding or laser sintering or high speed sintering etc., and the cleaning of the components and, if necessary, the further processing of the 3D molded parts can be achieved. This can do a lot advantageous time advantages, cost advantages and work quality advantages for the operating personnel can be achieved.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen von 3D-Formteilen, wobei jede bekannte 3D-Druckmaschine und jedes bekannte 3D-Druckverfahren zum Einsatz kommen kann, die gemäß der Offenbarung mit einer Reinigungsstation wie hierin beschrieben gekoppelt verwendet werden kann. Es kann in einem weiteren Aspektes eines solchen Verfahrens auch eine weiteres Kopplung nach der Reinigungsstation über Fördermittel zu weiteren Bearbeitungsstationen und Verfahrensschritten erfolgen und somit eine weitere Halbautomatisierung oder Automatisierung erreicht werden. In a further aspect, the disclosure relates to a method for producing 3D molded parts, wherein any known 3D printing machine and any known 3D printing method can be used, which according to the disclosure can be used coupled with a cleaning station as described herein. In a further aspect of such a method, a further coupling can also take place after the cleaning station via conveying means to further processing stations and method steps and thus further semi-automation or automation can be achieved.
Ein Verfahren gemäß der Offenbarung zum Reinigen von 3D-Formteilen, umfasst die folgenden Schritte: ein 3D-Formteil wird in die Reinigungsstation eingebracht, vorzugsweise wird die Reinigungsstation im Wesentlichen geschlossen und das 3D-Formteilen wird Perlen oder einem Perlenstrom ausgesetzt, gegebenenfalls wird das 3D-Formteil in einem weiteren Schritt einem Luftstrahl ausgesetzt. A method according to the disclosure for cleaning 3-D molded parts comprises the following steps: a 3-D molded part is introduced into the cleaning station, preferably the cleaning station is essentially closed and the 3-D molded part is exposed to beads or a stream of beads; -Moulded part exposed to a jet of air in a further step.
In einem derartigen Verfahren kann das 3D-Formteilen den Perlen von einer Seite oder von mehreren Seiten ausgesetzt werden. Es kann auch das 3D-Formteil in einem Perlenstrahl bewegt werden oder die Perlen zirkulieren in einem Behältnis und umströmen das 3D-Formteil und/oder durchströmen die Hohlräume des 3D-Fromteils. Beispielsweise kann das 3D-Fromteil in einem Schritt einem Perlenstrahl oder einer horizontalen Perlendusche ausgesetzt werden oder in einen Behälter mit Perlen eingebracht werden, vorzugsweise werden die Perlen erst nach Einbringung des 3D-Formteils in den Behälter eingebracht, vorzugsweise wobei der Behälter in X-, Y- oder/und Z-Richtung schwenkbar oder/und verfahrbar ist. Weiterhin kann der Behälter auch selbst Mittel aufweisen, die geeignet sind eine Bewegung der Perlen zu erreichen und somit eine Bewegung durch Hohlräume des 3D-Formteils zu bewirken oder zu fördern. In such a process, the 3-D molding can be exposed to the beads from one or more sides. The 3D molded part can also be moved in a bead jet, or the beads circulate in a container and flow around the 3D molded part and / or flow through the cavities of the 3D molded part. For example, the 3-D molded part can be exposed to a bead jet or a horizontal bead shower in one step, or introduced into a container with beads, preferably the beads are only introduced into the container after the 3-D molded part has been introduced, preferably with the container in X-, Y or / and Z direction is pivotable and / or movable. Furthermore, the container itself can also have means which are suitable for achieving a movement of the beads and thus a To cause or promote movement through cavities of the 3D molded part.
In einem weiteren Aspekt wird das 3D-Formteilen in X-, Y- und/oder Z- Richtung bewegt wird, während es dem Perlenstrahl ausgesetzt wird oder sich in dem Behälter mit Perlen befindet. In a further aspect, the 3-D molding is moved in the X, Y and / or Z directions while it is exposed to the bead jet or is in the container with beads.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Perlen des Perlenstrahls in einem Kreislauf rezyklisiert werden, vorzugsweise mittels Rohrkettenförderer, vorzugsweise in einen Perlenvorratsbehälter zurückgeführt werden, wobei der Perlenvorratsbehälter in der Nähe der Reinigungsstation positioniert ist oder beispielsweise oben an der Reinigungsstation positioniert ist, oder/und unten in der Reinigungsstation eine Perlenauffangwanne angebracht ist, die die Perlen nach Bestrahlung des 3D-Fromteils wieder in den Perlenvorratsbehälter zurückführen. It can be advantageous if the beads of the bead jet are recycled in a circuit, preferably by means of a pipe chain conveyor, preferably returned to a bead storage container, the bead storage container being positioned near the cleaning station or, for example, positioned at the top of the cleaning station, and / or below In the cleaning station there is a bead collecting tray that returns the beads to the bead storage container after the 3D molded part has been irradiated.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann das 3D-Formteilen einem Luftstrahl ausgesetzt werden, vorzugsweise mittels Luftdüsen, wobei die Luftdüsen und/oder der Luftstrahl in seinen Strahlrichtungen einstellbar sind. Weiterhin können ein oder mehrere Luftdüsen an einer Luftdüsenhalterung angebracht sein oder diese bilden und diese Luftdüsenhalterung kann selbst auch verfahrbar oder/und in verschiedene Richtungen schwenkbar sein. In a further method step, the 3D molded part can be exposed to an air jet, preferably by means of air nozzles, the air nozzles and / or the air jet being adjustable in its jet directions. Furthermore, one or more air nozzles can be attached to or form an air nozzle holder, and this air nozzle holder can itself also be movable and / or pivotable in different directions.
In dem Verfahren nach der Offenbarung kann der Perlenstrahl mit einem Luftstrahl kombiniert werden. In the method according to the disclosure, the bead jet can be combined with an air jet.
Das 3D-Formteil kann mittels Greifmittel oder manuell in die Reinigungsstation eingebracht werden, vorzugsweise wobei das Greifmittel eine Robotorvorrichtung ist, die in dreidimensionaler Richtung steuerbar ist oder ein anderes geeignetes Fördermittel, das den Transfer des im 3D- Druckverfahren hergestellten 3D-Formteils von der Druckvorrichtung zu der Reinigungsstation bewirken kann. The 3D molded part can be brought into the cleaning station by means of gripping means or manually, preferably the gripping means being a robot device that can be controlled in three-dimensional direction or another suitable conveying means that enables the transfer of the 3D molded part produced in the 3D printing process from the printing device can cause to the cleaning station.
Verfahren wie hierin beschreiben, wobei das 3D-Formteil unmittelbar aus der 3D-Druckvorrichtung mittels Greifmittel entnommen wird und mittels Greifmittel in die Reinigungsstation eingebracht wird, vorzugsweise wobei das 3D-Formteil in einem Halterahmen positioniert ist. Method as described herein, wherein the 3D molded part is removed directly from the 3D printing device by means of gripping means and by means of Gripping means is introduced into the cleaning station, preferably wherein the 3D molded part is positioned in a holding frame.
Weiterhin kann das 3D-Formteil in der Reinigungsstation an dem Greifmittel gehalten werden oder auf einem Ablagemittel positioniert werden. Furthermore, the 3-D molded part can be held on the gripping means in the cleaning station or positioned on a storage means.
Das 3D-Formteil kann in dem offenbarten Verfahren auf einem Ablagemittel positioniert und darauf befestig werden, wobei das Ablagemittel in seiner X-, Y-, Z-Achse verfahrbar oder/und schwenkbar ist oder/und eine Ablagefläche für das 3D-Formteil aufweist oder/und die Ablagefläche ein Fixiermittel für das 3D-Formteil aufweist. Die Reinigungsstation kann auch einfach eine Ablagefläche für das 3D- Fromteil aufweisen, das gegebenenfalls über Haltemittel für das 3D- Formteil verfügt. In the disclosed method, the 3-D molded part can be positioned on a support means and fastened thereon, the support means being movable and / or pivotable in its X, Y, Z-axis and / or having a support surface for the 3-D molded part or / and the storage area has a fixing means for the 3D molded part. The cleaning station can also simply have a storage area for the 3D molded part, which optionally has holding means for the 3D molded part.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
automatische vertikale Plattformführung automatic vertical platform guidance
Kernhalterung (Halterung) für 3D-Formteil (Formteil) Core holder (bracket) for 3D molded part (molded part)
Automatischer Perlenkreislauf, z.B. mit Rohrkettenförderer Automatic bead circuit, e.g. with tube chain conveyor
Einstellbare und/oder schwenkbare Luftdüsen Adjustable and / or swiveling air nozzles
Kabinenöffnung mit Schließmittel (Tür(en) oder Vorhang oder Bürstenreihe) Cabin opening with closing means (door (s) or curtain or row of brushes)
Behälter mit Perlen, in die das 3D-Formteil eingetauscht werden kann Container with pearls in which the 3D molded part can be exchanged
Handlingrobotor mit Schwenkarm und Greifvorrichtung oder Halterung für 3D-Formteil Handling robot with swivel arm and gripping device or holder for 3D molded part
Perlen, z.B. Silikatperlen Pearls, e.g. Silicate beads
3D-Formteil (Bauteil) 3D molding (component)
Kernreinigungsstation Core cleaning station

Claims

Patentansprüche Claims
1. Reinigungsstation geeignet zur Reinigung von 3D-Formteilen, umfassend ein Gehäuse mit einer Öffnung, gegebenenfalls verschließbar, Mittel geeignet, um einen Perlenstrahl zu erzeugen und/oder Mittel geeignet, um einen Luftstrahl zu erzeugen, oder/und einen Behälter zur Aufnahme von Perlen, vorzugsweise Mittel zum Rezyklisieren von Perlen, gegebenenfalls ein Ablagemittel, vorzugsweise das in seiner X-, Y-, Z-Achse verfahrbar ist oder/und schwenkbar ist, oder/und wobei das Ablagemittel eine Ablagefläche für das 3D-Formteil aufweist oder/und die Ablagefläche ein Fixiermittel für das 3D-Formteil aufweist. 1. Cleaning station suitable for cleaning 3D molded parts, comprising a housing with an opening, optionally closable, means suitable for generating a bead jet and / or means suitable for generating an air jet, and / or a container for holding beads , preferably means for recycling pearls, optionally a storage means, preferably which can be moved in its X, Y, Z axis and / or is pivotable, and / or wherein the storage means has a storage surface for the 3D molded part and / or the shelf has a fixation means for the 3D molded part.
2. Reinigungsstation nach Anspruch 1, wobei die Perlen mittels eines 2. Cleaning station according to claim 1, wherein the beads by means of a
Reinigungsmittels gereinigt werden, vorzugsweise ist dasCleaning agent, preferably that is
Reinigungsmittel innerhalb oder außerhalb der Reinigungsstation angeordnet oder/und Cleaning agent arranged inside or outside the cleaning station and / or
wobei das Reinigungsmittel außerhalb und oberhalb oder unterhalb der Reinigungsstation angeordnet ist und es vorzugsweise ein Verunreinigungstrennmittel aufweist. wherein the cleaning agent is arranged outside and above or below the cleaning station and it preferably comprises a contamination separation means.
3. Reinigungsstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mittel zum 3. Cleaning station according to claim 1 or 2, wherein the means for
Rezyklisieren von Perlen ein Rohrkettenförderer oder einRecycle beads using a tube chain conveyor or a
Unterdruckförderer ist oder/und Vacuum conveyor is and / or
wobei die Perlen des Perlenstrahls oder die Perlen in dem Behälter bestehen aus oder umfassen Zeolithe, Orangegel, Silika-Gel, ein oder mehrere Tonminerale, ein oder mehrere Diatomite oder/und ein oder mehrere Sepiolithe. wherein the pearls of the pearl jet or the pearls in the container consist of or comprise zeolites, orange gel, silica gel, one or more clay minerals, one or more diatomites and / and one or more sepiolites.
4. 3D-Druckvorrichtung, umfassend eine Reinigungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und weitere für den 3D-Druck übliche Komponenten. 4. 3D printing device, comprising a cleaning station according to one of claims 1 to 3 and further components customary for 3D printing.
5. Verfahren zum Reinigen von 3D-Formteilen, wobei eine 5. A method for cleaning 3D molded parts, wherein a
Reinigungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eine 3D- Druckvorrichtung nach Anspruch 4 verwendet wird. Cleaning station according to one of claims 1 to 3 or a 3D printing device according to claim 4 is used.
6. Verfahren zum Reinigen von 3D-Formteilen, wobei ein 3D-Formteil in die Reinigungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingebracht wird, vorzugsweise die Reinigungsstation im Wesentlichen geschlossen wird, und das 3D-Formteilen Perlen ausgesetzt wird, oder/und wobei das 3D-Formteilen einem Luftstrahl ausgesetzt wird, vorzugsweise mittels Luftdüsen, wobei die Luftdüsen und/oder der Luftstrahl in seinen Strahlrichtungen einstellbar ist oder/und 6. A method for cleaning 3-D molded parts, wherein a 3-D molded part is introduced into the cleaning station according to one of claims 1 to 3, preferably the cleaning station is substantially closed, and the 3-D molded parts is exposed to beads, and / or wherein the 3D molded parts is exposed to an air jet, preferably by means of air nozzles, the air nozzles and / or the air jet being adjustable in its jet directions and / or
wobei das 3D-Formteilen in einem Schritt einem Perlenstrahl oder einer Perlendusche ausgesetzt wird oder in einen Behälter mit Perlen eingebracht wird, vorzugsweise werden die Perlen erst nach Einbringung des 3D-Formteils in den Behälter eingebracht, vorzugsweise wobei der Behälter in X-, Y- oder/und Z-Richtung schwenkbar oder/und verfahrbar ist. wherein the 3D molded part is exposed in one step to a bead jet or a pearl shower or is introduced into a container with beads, preferably the beads are only introduced into the container after the 3D molded part has been introduced, preferably with the container in X, Y or / and Z-direction can be pivoted and / or moved.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das 3D-Formteilen in X-, Y- und/oder Z-Richtung bewegt wird, während es dem Perlenstrahl oder/und dem Luftstrahl ausgesetzt wird oder sich in dem Behälter mit Perlen befindet oder/und 7. The method according to claim 6, wherein the 3-D molded parts is moved in the X, Y and / or Z directions while it is exposed to the bead jet and / or the air jet or is located in the container with beads and / or
wobei die Perlen des Perlenstrahls in einem Kreislauf rezyklisiert werden, vorzugsweise mittels Rohrkettenförderer oder Unterdruckförderer, vorzugsweise in einen Perlenvorratsbehälter, wobei der Perlenvorratsbehälter oberhalb oder unterhalb an der Reinigungsstation positioniert ist, oder/und unten in der Reinigungsstation eine Perlenauffangwanne positioniert ist, oder/und die Perlen gereinigt werden und mit geeigneten Mitteln von Verunreinigungen getrennt werden oder/und wherein the pearls of the pearl jet are recycled in a circuit, preferably by means of a pipe chain conveyor or vacuum conveyor, preferably in a pearl storage container, wherein the pearl storage container is positioned above or below the cleaning station, and / or a pearl collecting tray is positioned below in the cleaning station, and / or Pearls are cleaned and separated from impurities by suitable means and / or
wobei der Perlenstrahl mit einem Luftstrahl kombiniert wird. the bead jet being combined with an air jet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei das 3D-Formteil mittels Greifmittel oder manuell in die Reinigungsstation eingebracht wird, vorzugsweise wobei das Greifmittel eine Robotorvorrichtung ist, die in dreidimensionaler Richtung steuerbar ist. 8. The method according to any one of claims 6 to 7, wherein the 3D molded part is introduced into the cleaning station by means of gripping means or manually, preferably wherein the gripping means is a robot device which can be controlled in three-dimensional direction.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das 3D-Formteil unmittelbar aus einer 3D-Druckvorrichtung mittels Greifmittel entnommen wird und mittels Greifmittel in die Reinigungsstation eingebracht wird, vorzugsweise wobei das 3D-Formteil in einem Halterahmen positioniert ist. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, wherein the 3D molded part is removed directly from a 3D printing device by means of gripping means and is introduced into the cleaning station by means of gripping means, preferably wherein the 3D molded part is positioned in a holding frame.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das 3D-Formteil in der Reinigungsstation an dem Greifmittel gehalten wird oder auf einem Ablagemittel positioniert wird, vorzugsweise das 3D-Fromteil in dieser Position gereinigt wird, vorzugsweise 10. The method according to any one of claims 6 to 9, wherein the 3-D molded part is held in the cleaning station on the gripping means or is positioned on a storage means, preferably the 3-D molded part is cleaned in this position, preferably
wobei das Ablagemittel in seiner X-, Y-, Z-Achse verfahrbar oder/und schwenkbar ist oder/und das Ablagemittel eine Ablagefläche für das 3D-Formteil aufweist oder/und das Ablagemittel eine Ablagefläche für das 3D-Formteil aufweist und die Ablagefläche ein Fixiermittel für das 3D-Formteil aufweist. wherein the storage means is movable and / or pivotable in its X, Y, Z-axis and / or the storage means has a storage surface for the 3D molded part and / and the storage means has a storage surface for the 3D molded part and the storage area Has fixing means for the 3D molded part.
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