EP4626675A1 - Druckkopf für einen 3d-drucker mit einem druckmesssystem - Google Patents

Druckkopf für einen 3d-drucker mit einem druckmesssystem

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EP4626675A1
EP4626675A1 EP23810025.9A EP23810025A EP4626675A1 EP 4626675 A1 EP4626675 A1 EP 4626675A1 EP 23810025 A EP23810025 A EP 23810025A EP 4626675 A1 EP4626675 A1 EP 4626675A1
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EP
European Patent Office
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pressure
print head
reservoir
measuring system
adapter
Prior art date
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Pending
Application number
EP23810025.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hendrik JAHNLE
Chris NICKELS
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4626675A1 publication Critical patent/EP4626675A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0046—Fluidic connecting means using isolation membranes

Definitions

  • a 3D printer for a material with a variable viscosity receives a solid phase of this material as a starting material, creates a liquid phase from it and applies this liquid phase selectively to the places that belong to the object to be created.
  • Such a 3D printer comprises a print head in which the starting material is prepared ready for printing. Furthermore, means are provided for generating a relative movement between the print head and the work surface on which the object is to be created. Either only the print head, only the work surface or both the print head and the work surface can be moved.
  • the liquid phase of the starting material is expelled from an outlet opening by exerting a force or pressure so that it attaches itself to the object to be produced and solidifies there.
  • the liquid phase of the starting material can either exit the outlet opening as a continuous strand or in the form of individual drops. If the diameter of the outlet opening is fixed, the most important control variable during the printing process is the force exerted on the liquid phase or the pressure introduced into this liquid phase.
  • US 2016/046 073 A1 discloses that the pressure can be used to adjust, among other things, the shear force exerted by the outlet opening on the liquid phase and the viscosity of the liquid phase.
  • DE 10 2016 222 306 A1 discloses a print head for a 3D printer with a conveyor device for conveying granulate from a feed zone into a plasticizing zone, wherein the conveying device comprises a piston insertable into the feed zone.
  • DE 10 2016 222 315 A1 discloses a print head for a 3D printer, wherein a pressure sensor for the pressure and a temperature sensor for the temperature of the liquid phase of the starting material are arranged in the region of the outlet opening.
  • the invention further comprises a 3D printer with a print head according to the invention.
  • Fig. 3 shows a section of the pressure measuring system (100).
  • a pressure sensor 7 for the pressure pi_ and a temperature sensor 8 for the temperature TL of the liquid phase 32 of the starting material 3 are arranged.
  • the pressure sensor 7 consists of a plunger 71 guided through the thermal insulation 15 into the reservoir 2 and a force sensor 72 on which the plunger 71 acts.
  • the measured pressure pi_ and the measured temperature TL are passed on to an evaluation unit 9.
  • the evaluation unit 9 calculates the volume increase AV+, the volume shrinkage AV , the mass flow Q and the energy flow E.
  • the pressure p in the reservoir 2 is generated by the advance of the piston 21.
  • the drive source of the piston 21 thus forms a means 4 for generating the pressure p in the reservoir 2.
  • a position measuring system 22 for the position s of the piston 21 in the print head 1 and a force sensor 23 for the force FF exerted by the piston 21 are also provided.
  • the evaluation unit 9 also receives the position s and the force FF.
  • PL and TL are also passed on directly to a controller 10, which acts on the drive source 4 of the piston 21 with a manipulated variable 14. The controller 10 is thus able to regulate PL and/or TL to a predetermined setpoint.
  • Fig. 2 shows a print head 1 according to the invention for a 3D printer 50 for producing an object 6, the basic structure of the print head 1 being described in Fig. 1.
  • a pressure measuring system 100 for measuring the pressure pi_ of the liquid phase 32 is arranged in the area of the outlet opening 5.
  • the liquid phase 32 is the melt and the pressure is the melt pressure.
  • the pressure measuring system 100 comprises an adapter device 110, a connecting element 120, a pressure sensor 130 and a liquid medium 140 for pressure transmission within the pressure measuring system 100.
  • the adapter device 110 is arranged on the reservoir 2 of the print head 1.
  • the reservoir 2 forms a nozzle pre-chamber of the print head 1.
  • the adapter device 110 has a membrane 115 in the direction of the reservoir 2 and a cavity 150 between the membrane 115 and the connecting element 120 for receiving the medium 140.
  • the receiving device 131 has a calibration device 132 for adjusting a pressure of the medium 140 in the pressure measuring system 100.
  • the calibration device 132 has an adjustable piston 133.
  • a calibration piston 133 is attached to the receiving device 131 of the sensor assembly 130 and is connected to the cavity 150. This allows a pre-pressure to be set in the pressure measuring system 100.
  • the gap 113 formed between the adapter 112 and the hollow screw 111 extends in the axial direction of the hollow screw 111 to the membrane 115 and is closed to the outside by the venting medium 114 or the venting screw.
  • the air present in the cavity 150 can be flushed out through the venting screw 114 when filling and changing the medium 140.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf (1) für einen 3D-Drucker (50) zur Herstellung eines Objekts (6), umfassend ein Reservoir (2) zur Aufnahme einer flüssigen Phase (32) eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials (3), wobei Mittel (4) zur Veränderung des Drucks im Reservoir (2) vorgesehen sind und wobei das Reservoir (2) mindestens eine Austrittsöffnung (5) aufweist, aus der die flüssige Phase (32) des Ausgangsmaterials (3) durch Erhöhung des Drucks im Reservoir (2) zur Herstellung des Objekts (6) austreibbar ist, wobei im Bereich (5a) der Austrittsöffnung (5) ein Druckmesssystem (100) zur Messung des Drucks, der flüssigen Phase (32) angeordnet ist, wobei das Druckmesssystem (100) eine Adaptervorrichtung (110), ein Verbindungselement (120), einen Drucksensor (130) und ein flüssiges Medium (140) zur Druckübertragung innerhalb des Druckmesssystems (100) umfasst. Ferner betrifft die Erfindung einen 3D-Drucker (50) mit einem Druckkopf (1).

Description

Beschreibung
Titel:
Druckkopf für einen 3D-Drucker mit einem Druckmesssystem
Stand der Technik
Ein 3D-Drucker für ein in seiner Viskosität veränderliches Material erhält eine feste Phase dieses Materials als Ausgangsmaterial, erzeugt daraus eine flüssige Phase und bringt diese flüssige Phase selektiv an den Stellen, die zu dem zu erzeugenden Objekt gehören, auf. Ein solcher 3D-Drucker umfasst einen Druckkopf, in dem das Ausgangsmaterial druckfertig aufbereitet wird. Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und der Arbeitsfläche, auf der das Objekt entstehen soll, vorgesehen. Dabei können entweder nur der Druckkopf, nur die Arbeitsfläche oder aber sowohl der Druckkopf als auch die Arbeitsfläche bewegt werden.
Typischerweise wird die flüssige Phase des Ausgangsmaterials durch Ausübung einer Kraft oder eines Drucks aus einer Austrittsöffnung herausgetrieben, so dass sie sich an dem herzustellenden Objekt anlagert und dort erstarrt. Die flüssige Phase des Ausgangsmaterials kann dabei wahlweise als kontinuierlicher Strang oder in Form einzelner Tropfen aus der Austrittsöffnung austreten. Bei festem Durchmesser der Austrittsöffnung ist die wichtigste Stellgröße während des Druckvorgangs die auf die flüssige Phase ausgeübte Kraft, bzw. der in diese flüssige Phase eingeleitete Druck. Die US 2016/046 073 A1 offenbart, dass sich über den Druck unter anderem die von der Austrittsöffnung auf die flüssige Phase ausgeübte Scherkraft sowie die Viskosität der flüssigen Phase einstellen lassen.
DE 10 2016 222 306 A1 offenbart einen Druckkopf für einen 3D-Drucker mit einer Fördervorrichtung zur Förderung von Granulat von einer Einzugszone in eine Plastifizierungszone, wobei die Fördervorrichtung einen in die Einzugszone einführbaren Kolben umfasst.
DE 10 2016 222 315 A1 offenbart einen Druckkopf für einen 3D-Drucker, wobei im Bereich der Austrittsöffnung ein Drucksensor für den Druck, und ein Temperatursensor für die Temperatur der flüssigen Phase des Ausgangsmaterials angeordnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist einen Druckkopf bereitzustellen, der einen stabilen Druckprozess bei geringen Kosten ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für einen 3D-Drucker zur Herstellung eines Objekts und einen 3D-Drucker mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf.
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Druckkopf für einen 3D-Drucker entwickelt. Dieser Druckkopf enthält ein Reservoir zur Aufnahme einer flüssigen Phase eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials. Es sind Mittel zur Veränderung des Drucks p im Reservoir vorgesehen sind. Das Reservoir weist mindestens eine Austrittsöffnung auf, aus der die flüssige Phase des Ausgangsmaterials durch Erhöhung des Drucks im Reservoir in Richtung auf das herzustellende Objekt austreibbar ist. Im Bereich der Austrittsöffnung ist ein Druckmesssystem zur Messung des Drucks der flüssigen Phase angeordnet.
Erfindungsgemäß umfasst das Druckmesssystem eine Adaptervorrichtung, ein Verbindungselement, einen Drucksensor und ein flüssiges Medium zur Druckübertragung innerhalb des Druckmesssystems.
Es wurde erkannt, dass der Druck der primäre Parameter ist, der über den Massenstrom an Ausgangsmaterial aus der Austrittsöffnung entscheidet. Hierbei ist der Wert des Drucks an der Austrittsöffnung maßgeblich. Der an der Austrittsöffnung herrschende Druck kann sich deutlich von dem Druck unterscheiden, der beispielsweise am anderen Ende des Reservoirs in die flüssige Phase des Ausgangsmaterials eingeleitet wird. Die meisten in 3D- Druckern verwendeten Materialien sind thermoplastisch und daher komprimierbar. Liegt beispielsweise der Durchmesser der Austrittsöffnung in der Größenordnung 100 pm, so dass Strukturen mit einer Genauigkeit von ± 50 pm gedruckt werden können, so sind hohe Drücke um die 1500 bar erforderlich, um das Ausgangsmaterial durch die Austrittsöffnung zu treiben. Bei Drücken in dieser Größenordnung ist die Komprimierbarkeit des Ausgangsmaterials in einem Maße relevant, dass eine Bestimmung des Massenstroms anhand eines weit entfernt von der Austrittsöffnung in das Ausgangsmaterial eingeleiteten Drucks zu ungenau ist.
Selbst wenn der Druck in der einfachsten Ausführungsform gar nicht mehr im Hinblick auf den Massenstrom ausgewertet wird, ermöglicht seine Messung bzw. Überwachung bereits eine Qualitätskontrolle. Ist beispielsweise der Druck im Verlauf des Druckprozesses in gewissen Grenzen konstant geblieben, so kann dies als Signal dafür gewertet werden, dass der Druckprozess qualitativ vergleichsweise hochwertig ist. Starke Schwankungen im Druck können hingegen als Signal dafür gewertet werden, dass während des Druckprozesses Probleme aufgetreten sind. Somit kann das hergestellte Objekt beispielsweise als Ausschuss gekennzeichnet werden. Bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestqualität kann der Druckprozess auch abgebrochen werden, um keine weitere Zeit und kein weiteres Ausgangsmaterial in ein nicht mehr zu rettendes Objekt zu investieren.
Dies ist insbesondere beim Einsatz des 3D-Drucks in der industriellen Fertigung wichtig, wo eine Qualitätssicherungsstrategie in der Regel zwingend erforderlich ist, damit ein Fertigungsprozess zertifiziert werden kann.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Druckmesssystems ermöglicht in vorteilhafter Weise eine flexible und modulare Gestaltung, so dass der Bauraum des Druckkopfs reduziert werden kann. Der modulare Aufbau des Druckmesssystems reduziert in vorteilhafter Weise die Kosten für die Druckmessung der Schmelze, da kein direkt in das Reservoir eingebauter Hochtemperaturdrucksensor erforderlich ist. Somit stellt das System in vorteilhafter Weise eine wirtschaftlich und technologisch wertige Lösung dar, die unter hohen Einsatztemperaturen eingesetzt werden kann.
Der Verzicht auf einen Einbau des Drucksensors unmittelbar am Druckkopf trägt in vorteilhafter Weise zu einer Gewichts- und Bauraumreduzierung des Druckkopfes bei, da weder der Sensor noch zusätzliche Auswerteelektronik nah am Druckkopf angeordnet sein müssen. Ferner ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau, dass notwendige Auswerteelektronik nicht mehr in der Nähe der heißen Messzone angeordnet sein muss, was zu besseren Messergebnisse führt, da der Temperatureinfluss auf die Messung reduziert ist.
In einer Weiterbildung ist die Adaptervorrichtung an dem Reservoir des Druckkopfs angeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Adaptervorrichtung in Richtung des Reservoirs eine Membran und zwischen der Membran und dem Verbindungselement einen Hohlraum zur Aufnahme des Mediums auf. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Druckübertragung zwischen der Membran und dem Drucksensor erreicht.
Der Einsatz einer Membran in der Adaptervorrichtung zur Aufnahme des Drucks im Reservoir ermöglicht in vorteilhafter Weise einen robusten Aufbau und bietet somit Vorteile gegenüber beispielsweise Lichtwellen -Leiter oder piezoresistiven Elementen. In einer besonders günstigen Ausführung ist die Membran, insbesondere Druckmembran aus Federstahl gebildet.
Das Verbindungselement, welches zwischen der durch die Schmelze erhitzten Adaptervorrichtung und dem möglicherweise temperaturempfindlichen Drucksensor angeordnet ist, erfüllt in vorteilhafter Weise die Funktion Wärme passiv aus dem Medium abzuleiten und diese an die Umgebung abzugeben, damit der Drucksensor nicht überhitzt wird. Somit sorgt das Verbindungselement in vorteilhaftet Weise für eine passive Kühlung des Mediums.
Der durch die Adaptervorrichtung und das Verbindungselement entstehenden Hohlraum wird mit einem Medium, beispielsweise Öl befüllt, dessen Einsatztemperatur bis zu 380°C oder höher ist. In einer besonders günstigen Ausführung ist das Medium ein Zylinder-Öl mit einer Arbeitstemperatur von ca. 380°C. Der Druckkopf weist im Betrieb ein konstantes Temperaturverhalten bezüglich der Schmelzeaufbereitung auf, wodurch die Viskosität des Mediums zur Aufnahme des Drucks während des Druckbetriebs konstant bleibt.
In einer weiteren Ausführung kann das Medium ein niederschmelzendes Metall sein.
In einer Weiterbildung ist die Adaptervorrichtung mehrteilig ausgebildet, wobei diese zumindest einen Kern, umfassend den Hohlraum zur Aufnahme des Mediums und einen Adapter zur Befestigung der Adaptervorrichtung am Reservoir umfasst.
In einer Weiterbildung ist zwischen dem Kern und dem Adapter der Adaptervorrichtung ein Spalt ausgebildet und der Adapter weist ein Entlüftungsmittel zur Entlüftung des Spalts auf.
Durch das Entlüftungsmittel, insbesondere der Entlüftungsschraube, kann beim Befüllen und Wechseln des Mediums in vorteilhafter Weise die im Hohlraum vorhanden Luft heraus gespült werden.
In einer Weiterbildung ist der Drucksensor über eine Aufnahmevorrichtung mit dem Verbindungselement verbunden.
Der Drucksensor ist durch den modularen Aufbau so weit von der erhitzten Schmelze entfernt, dass Standardsensoren einsetzbar sind. In einer vorteilhaften Ausführung hat der Druckmesssensor eine Arbeitstemperatur von ca. 130°C.
In einer Weiterbildung weist die Aufnahmevorrichtung eine Kalibriervorrichtung zum Einstellen eines Drucks des Mediums im Druckmesssystem auf.
In einer Weiterbildung weist die Kalibriervorrichtung einen verstellbaren Kolben auf.
In einer Weiterbildung kann ein Temperatursensor verwendet werden, der die Temperatur des Mediums misst.
Ferner kann in einer Weiterbildung ein Regelsystem verwendet werden, das die Aufgaben hat, alle Prozessparameter im laufenden Betrieb zu erfassen, um das Druckmesssystem zu regeln, so dass keine Beeinflussung der Messergebnisse entstehen. Dabei wären mögliche Einflussfaktoren die Temperaturausdehnung des Mediums, ein zu hoher Vordruck im Messsystem und vorhandene Restluft im System.
Ferner umfasst die Erfindung einen 3D-Drucker mit einem erfindungsgemäßen Druckkopf.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigen:
Fig. 1 einen Druckkopf (1) eines 3D-Druckers (50) nach Stand der Technik;
Fig. 2 einen Druckkopf (1) mit einem Druckmesssystem (100) gemäß der Erfindung und
Fig. 3 einen Ausschnitt des Druckmesssystems (100).
Fig. 1 zeigt einen 3D-Drucker 50 nach Stand der Technik, der einen Kolbenextruder mit einem bewegbaren Kolben 21 aufweist. Eine feste Phase 31 eines Ausgangsmaterials 3 liegt als Granulat vor, das über einen Einfülltrichter 11 zugeführt wird. Wird der Kolben 21 im Druckkopf 1 zurückgezogen, bzw. nach oben bewegt, rieselt festes Ausgangsmaterial 31 aus dem Einfülltrichter 11 nach. Wird der Kolben 21 anschließend vorgeschoben, bzw. nach unten bewegt, wird das feste Ausgangsmaterial 31 in die mit einer Heizung 13 versehene Plastifizierungszone 12 gedrückt. In der Plastifizierungszone 12 bildet sich die flüssige Phase 32 des Ausgangsmaterials 3. Ein Reservoir 2 läuft im Bereich 5a einer Austrittsöffnung 5 düsenartig zu. Das durch die Austrittsöffnung hindurchtretende Material 33 wird in Richtung auf ein herzustellendes Objekt 6 abgegeben, das auf einer in diesem Beispiel mit einer Positioniereinheit 62 in den drei Raumrichtungen x, y und z verfahrbaren Grundplatte 61 aufgebaut wird. Bekannt sind auch Positioniereinheiten 62 unterhalb des Druckkopfs 1 , die nur in z-Richtung bewegbar sind, wobei sich in diesem Fall der Druckkopf in x-y-Richtung bewegt. Das austretende Material 33 transportiert einen Massenstrom Q und einen Energiestrom E.
Im Bereich 5a der Austrittsöffnung 5 sind ein Drucksensor 7 für den Druck pi_ und ein Temperatursensor 8 für die Temperatur TL der flüssigen Phase 32 des Ausgangsmaterials 3 angeordnet. Dabei besteht der Drucksensor 7 aus einem durch die Wärmeisolierung 15 in das Reservoir 2 geführten Stößel 71 und einem Kraftsensor 72, auf den der Stößel 71 wirkt. Der gemessene Druck pi_ und die gemessene Temperatur TL werden an eine Auswerteeinheit 9 weitergegeben. Die Auswerteeinheit 9 berechnet die Volumenzunahme AV+, die Volumenschwindung AV , den Massenstrom Q sowie den Energiestrom E. Der Druck p im Reservoir 2 wird durch den Vorschub des Kolbens 21 erzeugt. Die Antriebsquelle des Kolbens 21 bildet also ein Mittel 4 zur Erzeugung des Drucks p im Reservoir 2.
Zusätzlich sind in diesem Beispiel noch ein Wegmesssystem 22 für die Position s des Kolbens 21 im Druckkopf 1 sowie ein Kraftsensor 23 für die vom Kolben 21 ausgeübte Kraft FF vorgesehen. Die Auswerteeinheit 9 erhält also neben dem Druck PL und der Temperatur TL der flüssigen Phase 32 des Ausgangsmaterials 3 noch die Position s sowie die Kraft FF. PL und TL werden außerdem direkt an einen Regler 10 weitergegeben, der mit einer Stellgröße 14 auf die Antriebsquelle 4 des Kolbens 21 einwirkt. Damit ist der Regler 10 in der Lage, PL und/oder TL auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln.
Weiterhin erhält der Regler 10 auch die von der Auswerteeinheit 9 ermittelten Größen AV+, AV , Q und E. Der Regler 10 ist somit auch in der Lage, eine oder mehrere dieser Größen auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln. Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckkopf 1 für einen 3D-Drucker 50 zur Herstellung eines Objekts 6, wobei der grundsätzliche Aufbau des Druckkopfs 1 in der Fig. 1 beschrieben ist. Im Bereich der Austrittsöffnung 5 ist ein Druckmesssystem 100 zur Messung des Drucks pi_, der flüssigen Phase 32 angeordnet. Die flüssige Phase 32 ist die Schmelze und der Druck der Schmelzedruck. Das Druckmesssystem 100 umfasst eine Adaptervorrichtung 110, ein Verbindungselement 120, einen Drucksensor 130 und ein flüssiges Medium 140 zur Druckübertragung innerhalb des Druckmesssystems 100. Die Adaptervorrichtung 110 ist an dem Reservoir 2 des Druckkopfs 1 angeordnet. Das Reservoir 2 bildet einen Düsenvorraum des Druckkopfs 1. Die Adaptervorrichtung 110 weist in Richtung des Reservoirs 2 eine Membran 115 und zwischen der Membran 115 und dem Verbindungselement 120 einen Hohlraum 150 zur Aufnahme des Mediums 140 auf.
Die Adaptervorrichtung 110 ist mehrteilig ausgebildet, wobei diese zumindest einen Kern 111 , umfassend den Hohlraum 150 zur Aufnahme des Mediums 140 und einen Adapter 112 zur Befestigung der Adaptervorrichtung 110 am Reservoir 2 umfasst.
Am der Adaptervorrichtung 110 gegenüberliegenden Teil des Verbindungselements 120 ist eine Sensorbaugruppe 130 angeordnet, wobei an dieser der Drucksensor 135 über eine Aufnahmevorrichtung 131 mit dem Verbindungselement 120 verbunden ist.
Die Aufnahmevorrichtung 131 weist eine Kalibriervorrichtung 132 zum Einstellen eines Drucks des Mediums 140 im Druckmesssystem 100 auf.
Die Kalibriervorrichtung 132 weist einen verstellbaren Kolben 133 auf.
Das am Druckkopf 1 angeordnete Druckmesssystem 100 erfüllt die Funktion den Schmelzedruck, der im Reservoir 2, bzw. Schmelzreservoir und im Düsenvorraum vorhandene Schmelze 32, zu messen. Dabei befindet sich an der Wand des Reservoirs 2 die Membran 115, welche das Reservoir 2 verschließt. Auf der anderen Seite der Membran 115 ist der Hohlraum 150, wobei sich dieser vom Kern 111 der Adaptervorrichtung 110 über das Verbindungselement 120 bis in die Sensorbaugruppe 130 erstreckt. Der Kern 111 der Adaptervorrichtung wird in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Hohlschraube gebildet, die in dem Adapter 112 eingesetzt, bzw. verschraubt ist. Die Hohlschraube 111 ist somit durch das Verbindungselement 120, bzw. Verbindungsrohr mit dem Drucksensor 135 verbunden. Der durch die Hohlschraube 111 und durch das Verbindungsrohr 120 entstandene Hohlraum 150 wird mit dem Medium 150 befüllt.
Wenn sich nun der Schmelzedruck im Bereich des Schmelzreservoirs 2 ändert, verformt sich die Membran 115 elastisch relativ zum Druck. Auf diese Weise wird die Druckänderung von der Membran 115 an des Medium 140 im Hohlraum 150 weitergeleitet und somit die Druckänderung von dem Drucksensor 135 erfasst. Zum Kalibrieren des Druckmesssystems 100 ist in der Aufnahmevorrichtung 131 der Sensorbaugruppe 130 ein Kalibrierkolben 133 angebracht, der mit dem Hohlraum 150 verbunden ist. Dadurch kann ein Vordruck im Druckmesssystem 100 eingestellt werden.
Weiterhin hat das Verbindungselement 120 die Funktion passiv Wärme aus dem Medium 140 abzuleiten und diese an die Umgebung abzugeben, damit der Drucksensor 135 nicht überhitzt wird. Somit stellt das Verbindungselement eine passive Kühlung des Mediums 140 dar.
Fig. 3 zeigt im Detail, dass zwischen dem Kern 111 und dem Adapter 112 der Adaptervorrichtung 110 ein Spalt 113 ausgebildet ist und der Adapter 112 ein Entlüftungsmittel 114 zur Entlüftung des Spalts 113 aufweist.
Der zwischen dem Adapter 112 und der Hohlschraube 111 ausgebildete Spalt 113, reicht in Axialrichtung der Hohlschraube 111 bis zur Membran 115 und ist durch das Entlüftungsmittel 114, bzw. der Entlüftungsschraube nach Außen verschlossen. Durch die Entlüftungsschraube 114 kann beim Befüllen und Wechseln des Mediums 140 die im Hohlraum 150 vorhanden Luft heraus gespült werden.

Claims

Ansprüche
1 . Druckkopf (1) für einen 3D-Drucker (50) zur Herstellung eines Objekts (6), umfassend ein Reservoir (2) zur Aufnahme einer flüssigen Phase (32) eines in seiner Viskosität veränderlichen Ausgangsmaterials (3), wobei Mittel (4) zur Veränderung des Drucks im Reservoir (2) vorgesehen sind und wobei das Reservoir (2) mindestens eine Austrittsöffnung (5) aufweist, aus der die flüssige Phase (32) des Ausgangsmaterials (3) durch Erhöhung des Drucks im Reservoir (2) zur Herstellung des Objekts (6) austreibbar ist, wobei im Bereich (5a) der Austrittsöffnung (5) ein Druckmesssystem (100) zur Messung des Drucks, der flüssigen Phase (32) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmesssystem (100) eine Adaptervorrichtung (110), ein Verbindungselement (120), einen Drucksensor (130) und ein flüssiges Medium (140) zur Druckübertragung innerhalb des Druckmesssystems (100) umfasst.
2. Druckkopf (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptervorrichtung (110) an dem Reservoir (2) des Druckkopfs (1) angeordnet ist.
3. Druckkopf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptervorrichtung (110) in Richtung des Reservoirs (2) eine Membran (115) und zwischen der Membran (115) und dem Verbindungselement (120) einen Hohlraum (150) zur Aufnahme des Mediums (140) aufweist.
4. Druckkopf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptervorrichtung (110) mehrteilig ausgebildet ist, wobei diese zumindest einen Kern (111), umfassend den Hohlraum (150) zur Aufnahme des Mediums (140) und einen Adapter (112) zur Befestigung der Adaptervorrichtung (110) am Reservoir (2) umfasst.
5. Druckkopf (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kern (111) und dem Adapter (112) der Adaptervorrichtung (110) ein Spalt (113) ausgebildet ist und der Adapter (112) ein Entlüftungsmittel (114) zur Entlüftung des Spalts (113) aufweist.
6. Druckkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (135) über eine Aufnahmevorrichtung (131) mit dem Verbindungselement (120) verbunden ist
7. Druckkopf (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (131) eine Kalibriervorrichtung (132) zum Einstellen eines Drucks des Mediums (140) im Druckmesssystem (100) aufweist.
8. Druckkopf (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (132) einen verstellbaren Kolben (133) aufweist.
9. 3D-Drucker (50) mit einem Druckkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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