LU100676B1 - Verfahren und Gerät zur Herstellung von Gegenständen aus Metall - Google Patents

Abstract

Verfahren, bzw. Gerät zur Herstellung von einem Gegenstand aus Metall wobei ein Metalldraht fortschreitend schichtweise mittels einer drahtführenden primären Elektrode im Widerstandsschweißverfahren punktweise oder streckenweise angeschweißt wird, wobei durch den Grundkörper der drahtführenden primären Elektrode ein Kanal verläuft durch den der Metalldraht im festen Zustand hindurch geführt wird und in oder direkt unterhalb der Mündung dieses Kanal durch die der Metalldraht aus der drahtführenden primären Elektrode herausgeführt wird, umgebogen wird in einem sehr kleinen Biegeradius um ihn flach durch darüber Gleiten der unteren Kontaktoberfläche der drahtführenden primären Elektrode unterhalb der Mündung des Kanals aufzutragen, dabei wird der Metalldraht auf eine angrenzende Metalloberfläche ausgelegt und punktweise angeschweißt, wobei die Metalloberfläche eine Trägerplatte, bzw. auf eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Zum punktweisen und streckenweisen Widerstandsschweißen, Leiten eines elektrischen Stromstoßes von der drahtführenden primären Elektrode durch den Metalldraht zur angrenzenden Metalloberfläche, (b) Bewegung der drahtführenden primären Elektroden relativ zur Metalloberfläche und gleichzeitiges Auslegen einer der Bewegung entsprechenden Länge von Metalldraht auf die angrenzende Metalloberfläche, (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b) um durch sich folgende Verschweißungen und Bewegungen schichtweise der Gegenstand aus Metall zu formen; und wobei zusätzlich zu diesen Schritten das Verfahren weiterhin gegebenenfalls folgenden Schritt umfasst: (d) Leiten eines weiteren elektrischen Stroms von einer sekundären Elektrode durch mittels Schritte (a) und (b) bereits punktweise und streckenweise angeschweißten Metalldraht um diesen mindestens teilweise zusätzlich, bevorzugt auf der gesamten in einem oder mehreren der Schritte (b) ausgelegten Länge, aufzuheizen und mit der angrenzenden Metalloberfläche stärker zu verbinden gar zu verschmelzen mit diesem ggf. dabei komplett aufzuschmelzen.

Description

VERFAHREN UND GERAT ZUR HERSTELLUNG VON GEGENSTÄNDEN AUS METALL

Technisches Gebiet [001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren, sowie ein Gerat zur Herstellung von Gegenständen aus Metall.

Stand der Technik [002] In der Welt der generativen Fertigungsmethoden gibt es unterschiedliche Geräte um Gegenstände aus Metall herzustellen. Die dominierenden Methoden sind das selektives Lasersintern und das selektive Laserschmelzen. Dazu gibt es die Methode Metall durch Widerstandsschweißen mittels einer beweglichen Elektrode zu einem Gegenstand aufzutragen wie in dem Patent US 6443352 beschrieben. Hierbei wird Metall durch die Hitze, welche erzeugt wird durch den Stromfluss im Metall, an der Kontaktfläche zum bereits aufgetragenen Metall miteinander verbunden. Diese Methode implementiert mit einer Rolle als Elektrode welche Drähte aus Metall aufträgt zu dreidimensionalen Gegenständen ist wenig verbreitet und 3D-Drucker welche mit dieser Methode funktionieren sind nicht erhältlich für den allgemeinen Haushalt im Gegensatz zu anderen Kunststoff-3D-Druckern die es in Fülle gibt.

[003] Die heutigen Metall-3D-Drucker erweisen sich als komplexe, teure und umständliche Geräte. Sie sind also im Gegensatz zu den Kunststoff-FDM-3D-Printern, welche bereits eine Vielzahl von Menschen zu Hause besitzen, für die breite Masse an Menschen ungeeignet. Die erhältlichen sogenannten Desktop-3D-Printer können hauptsächlich nur Objekte aus Kunststoff mit im Vergleich zu Metallen geringer Festigkeit und Temperaturbeständigkeit herstellen. Sich ein Objekt aus Metall für unterschiedlichste Anwendungen zu drucken, ist für die meisten Menschen zu teuer und umständlich und kommt daher nicht in Frage.

Aufgabe der Erfindung [004] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Verfahren sowie ein entsprechendes Gerat mit einfach zu handhabender Technik bereitzustellen die es erlauben Gegenstände aus Metall in ordentlicher Qualität und Festigkeit herzustellen und außerdem kostengunstig sind. Zudem sollte ein entsprechendes Gerat relativ klein und leicht sein um Platz, Baumaterial und somit Kosten einzusparen.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung [005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem ersten Aspekt gelöst durch Verfahren zur Herstellung von einem Gegenstand aus Metall wobei ein Metalldraht fortschreitend schichtweise mittels einer drahtführenden primären Elektrode im Widerstandsschweißverfahren strecken- oder punktweise angeschweißt wird, wobei durch den Grundkörper der drahtführenden primären Elektrode ein Kanal verläuft durch den der Metalldraht im festen Zustand hindurch geführt wird und in oder direkt unterhalb der Mündung dieses Kanals durch die der Metalldraht aus der drahtführenden primären Elektrode herausgeführt, auf eine angrenzende Metalloberfläche ausgelegt und strecken- oder punktweise angeschweißt wird, wobei die Metalloberfläche eine Trägerplatte, bzw. eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Zum strecken- oder punktweisen Widerstandsschweißen, Leiten eines elektrischen Stromstoßes von der drahtführenden primären Elektrode durch den Metalldraht zur angrenzenden Metalloberfläche, (b) Bewegung der drahtführenden primären Elektroden relativ zur Metalloberfläche und gleichzeitiges Auslegen einer der Bewegung entsprechenden Lange von Metalldraht auf die angrenzende Metall-oberfläche, (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b) um durch sich folgende Strecken-oder Punktverschweißungen und Bewegungen schichtweise den Gegenstand aus Metall zu formën, und wobei zusätzlich zu diesen Schriften das Verfahren weiterhin gegebenenfalls folgenden Schrift umfasst: (d) Leiten eines weiteren elektrischen Stroms von einer sekundären Elektrode durch mittels Schritte (a) und (b) bereits strecken- oder punktweise angeschweißten Metalldraht um diesen mindestens teilweise zusätzlich, bevorzugt auf der gesamten in einem oder mehreren der Schritte (b) ausgelegten Lange, aufzuheizen und mit der angrenzenden Metalloberfläche zu verschmelzen, d.h. starker durch Widerstands-schweißen zu verbinden Oder gar mit diesem zu verschmelzen ggf. dabei komplett aufzuschmelzen.

[006] Bevorzugt wird der Metalldraht während Schritt (b) beim Auslegen an der Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode seitlich umgebogen. Besonders bevorzugt wird der Metalldraht in einem sehr kleinen Mittellinieradius umgebogen, z.B. 0,5 * q < Mittellinieradius < 3 * q, wobei q der Durchmesser eines runden Drahtes oder die Breite/Dickte eines anders geformten Drahtes ist, um ihn flach durch Darübergleiten der unteren Kontaktoberfläche der drahtführenden primären Elektrode unterhalb der Mündung des Kanals aufzutragen, wobei der Metalldraht an die angrenzende Metalloberfläche, d.h. die Trägerplatte, bzw. auf eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht, aufgelegt.

[007] Das Umbiegen des Metalldrahts kann einerseits durch Führung und Reibung entlang der Mündung der drahtführenden primären Elektrode erfolgen. Die Mündung kann ein vom Grundkörper unterschiedliches Material umfassen oder aus diesem bestehen. Besonders bevorzugt ist das unterschiedliche Material ein keramisches Material oder ein vom Grundkörper unterschiedliches/ verschiedenes Metall.

[008] Andererseits kann das Umbiegen des Metalldrahts auch durch Erhitzen des Metalldrahts und Bewegung der drahtführenden primäreren Elektrode erfolgen.

[009] Der Kanal der drahtführenden primären Elektrode kann seitlich geschlossen, d.h. rohrförmig sein. In anderen Ausgestaltungen kann der Kanal aber auch offen sein und einer seitlich am Grundkörper angebrachten Kerbe entsprechen durch die der Metalldraht geführt wird und die in einer Mündung zur unteren Fläche der drahtführenden primären Elektrode endet.

[0010] Die Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode umfasst bevorzugt eine ringförmige Kontaktoberfläche. Unter einer solchen Kontaktoberfläche kann der Metalldraht beim Auftragen vorteilhaft umher rotieren, um diesen so in jede Richtung einer Ebene auftragen zu können. Die Kontaktfläche ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie wenigstens einen Teil des Strom(stoß)es von der drahtführenden primären Elektrode auf den Metalldraht übertragen kann.

[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kanal der drahtführenden primären Elektrode (in und kurz) oberhalb der Mündung breiter als der restliche Teil des Kanals um so das Umbiegen des Metalldrahtes zu erleichtern bzw. zu ermöglichen und dabei zu gewährleisten, dass die drahtführende primäre Elektrode mit der untersten Kontaktfläche auf dem Draht aufliegen kann. Besonders bevorzugt erstreckt sich der breitere Teil auf einer Lange vom untersten Ende der Mündung des Kanals entlang der Mittellinie des Kanals hin betrachtet, die zwischen 0 und 4 * q liegen kann, wobei q der Drahtdurchmesser eines runden Drahtes oder die Breite/Dickte eines anderes geformten Drahtes ist.

[0012] Alternativ kann die drahtführende primäre Elektrode den Metalldraht auch auftragen ohne mit der untersten Oberfläche oben auf dem Metalldraht aufzuliegen.

[0013] Vorteilhafterweise wird der Metalldraht mittels einer der drahtführenden primären Elektrode vorgeschalteten, zweiten Elektrode durch Leitung eines zweiten Strom(stoß)es vorgeheizt. Bevorzugt ist dazu die zweite Elektrode innerhalb des Grundkörpers der drahtführenden primären Elektrode angeordnet.

[0014] Während des Verfahrens kann die Führung des Metalldrahts durch den Kanal durch einen motorisierten Vorschub, bevorzugt durch Kraftschluss über Rollen, unterstützt werden.

[0015] Der Querschnitt des Metalldrahts kann rund oder jede andere Form aufweisen. Eine Ausführungsform sieht z.B. vor, dass vor der Einführung des Metalldrahtes in die drahtführende primäre Elektrode dessen Querschnitt, bevorzugt durch Walzen, verandert wird.

[0016] Die Bewegung der drahtführenden primären Elektrode relativ zur Trägerplatte ist so ausgelegt, dass sie in drei Dimensionen durchgeführt werden kann, wobei in Schritt (b) entweder nur die drahtführende primäre Elektrode, oder nur die Trägerplatte, oder beide bewegt werden. Z.B. kann die primäre Elektrode in nur einer (vertikalen, Z) Richtung beweglich sein, wobei dann die Trägerplatte in die zwei anderen (X und Y) Richtungen verfahrbar ist. In einer anderen Variante ist die Trägerplatte fest montiert und die primäre Elektrode kann in alle drei Richtungen bewegt werden.

[0017] Vorteilhafterweise wird in Schritt (d) weiterhin ein Druck auf den aufgeheizten Metalldraht ausgeübt um den darunterliegenden, im Faile des wenigstens teilweise aufgeschmolzenen Metalldrahtes, Metalldraht beispielsweise platt zu drücken.

[0018] Der elektrische Gegenpol der sekundären Elektrode ist meistens die Trägerplatte. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Gegenpol auch eine Oder mehrere weitere auf dem Gegenstand aus Metall aufsetzbare gegenpolige sekundäre Elektrode(n) sein.

[0019] Vorzugsweise kann die Mündung der drahtführenden primären Elektrode ggf. bzw. die Spitze der sekundären Elektrode bei Bedarf automatisiert, besonders bevorzugt mittels einer benachbart (d.h. im Umkreis der entsprechenden Elektrode und in Reichweite deren Bewegungseinheit) angebrachten Schleiffläche, nachgeschliffen werden.

[0020] Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt der zusätzlichen Formgebung des Gegenstands aus Metall wâhrend und/oder nach dessen Fertigstellung umfassen, z.B. mittels eines beweglich angeordneten metallabtragenden Werkzeugs, bevorzugt eine beweglich angeordnete Schleiffläche oder ein beweglich angeordneter Fräser.

[0021] Der Metalldraht ist meistens ein Draht der aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht. In manchen Fallen ist es vorteilhaft, dass ein solcher Metalldraht zusätzlich eine Ummantelung mit schmelzbarem Lotmaterial umfasst, wobei das Lotmaterial eine Schmelztemperatur aufweist die zweckmäßigerweise unterhalb der des Metalldrahtes liegt.

[0022] Der Gegenstand aus Metall wird nach dessen Fertigstellung von der Trägerplatte gelost und kann dann abgenommen werden.

[0023] In einem zweiten Aspekt, betrifft die Erfindung ein Gerat zur Herstellung von Gegenständen aus Metall durch fortschreitend schichtweises Auftragen und Widerstandsschweißen eines Metalldrahtes. Das Gerat umfasst dazu Mittel die zur Ausführung des Verfahrens geeignet, bzw. angepasst/konfiguriert sind.

[0024] Das Gerat umfasst bevorzugt eine Stromversorgung ausgelegt um elektrische Stromstöße zum Widerstandsschweißen zu erzeugen, eine drahtführende primäre Elektrode zur Führung und zum punkt- oder streckenweise Widerstandsschweißen eines Metalldrahtes, wobei die drahtführende primäre Elektrode an die Stromversorgung angeschlossen ist, eine Trägerplatte zur Aufnahme des herzustellenden Gegenstands aus Metall, wobei die Trägerplatte an die Stromversorgung angeschlossen ist, ggf. eine sekundäre Elektrode, wobei die sekundäre Elektrode an die Stromversorgung angeschlossen ist, eine oder mehrere Bewegungsanordnungen die ausgelegt ist/sind die drahtführende primäre, ggf. und/oder sekundäre Elektrode, und die Trägerplatte relativ zueinander in drei Dimensionen zu bewegen, eine Steuereinheit zur Steuerung der Bewegungsanordnung(en) und der Stromversorgung, wobei durch den Grundkörper der drahtführenden primären Elektrode ein Kanal verläuft durch den der Metalldraht im festen Zustand bis zu einer Mündung des Kanals hindurch geführt werden kann und in oder direkt unterhalb dieser Mündung auf eine angrenzende Metalloberfläche ausgelegt und punkt- oder streckenweise angeschweißt werden kann, und wobei die Metalloberfläche eine Trägerplatte, bzw. auf eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht ist.

[0025] Die Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode umfasst bevorzugt ein vom Grundkörper unterschiedliches Material oder besteht aus diesem, bevorzugt ein keramisches Material oder ein unterschiedliches Metall.

[0026] Die Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode kann eine ringförmige Kontaktoberfläche umfassen und derart ausgestaltet sein, dass sie wenigstens einen Teil des Strom(stoß)es von der drahtführenden primären Elektrode auf den Metalldraht übertragen kann.

[0027] Das Gerat umfasst weiterhin vorteilhafterweise eine der drahtführenden primären Elektrode vorgeschaltete, zweite Elektrode die ausgelegt ist durch Leitung eines zweiten Strom(stoß)es den Metalldraht vorzuheizen, wobei bevorzugt die zweite Elektrode innerhalb des Grundkörpers der drahtführenden primären Elektrode angeordnet ist [0028] Es kann weiterhin ein motorisierter Vorschub vorgesehen sein der ausgelegt ist die Führung des Metalldrahts durch den Kanal, bevorzugt durch Kraftschluss über Rollen, zu unterstützen.

[0029] Das Gerat kann außerdem der drahtführenden primären Elektrode vorgeschaltete Walzen umfassen die ausgelegt sind den Querschnitt des Metalldrahts vor dessen Einführung in die drahtführende primäre Elektrode zu verändern.

[0030] Die Bewegungseinheit ist bevorzugt ausgelegt um entweder nur die drahtführende primäre Elektrode, oder nur die Trägerplatte, oder beide zu bewegen.

[0031] Wie bereits oben angeführt kann der elektrische Gegenpol der sekundären Elektrode die Trägerplatte oder eine weitere auf dem Gegenstand aus Metall aufsetzbare gegenpolige sekundäre Elektrode sein.

[0032] In einer weiteren Ausgestaltung des Geräts ist eine benachbart angebrachte Schleiffläche vorgesehen die geeignet ist die Mündung der drahtführenden primären Elektrode oder ggf. die Spitze der sekundären Elektrode nachzuschleifen.

[0033] Besonders bevorzugt ist weiterhin im Gerat ein beweglich angeordnetes metallabtragendes Werkzeug angeordnet, vorteilhafterweise eine beweglich angeordnete Schleiffläche oder ein beweglich angeordneter Fräser, das zur zusätzlichen Formgebung des Gegenstands aus Metall während und/oder nach dessen Fertigstellung geeignet ist und bei Bedarf benutzt werden kann.

[0034] Ein erfindungsgemäßes Gerat, hierin aus Analogie zu den bekannten Kunststoff-FDM-3D-Printern, auch einfach 3D-Drucker genannt, benötigt keine künstliche Schutzatmosphäre, also kein Schutzgas, für das Drucken mit Stahl. Es können auch verschiedene Drähte aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen benutzt werden um mit einem beschriebenen 3D-Drucker zu „drucken“. Der Preis und die geometrischen Ausmaße eines Gérâtes nach dem hierin beschriebenen 3D-Druckerverfahren beträgt nur ein Bruchteil eines gängigen auf dem Markt erhältlichen Modells. Verhältnismäßig große Gegenstände im Vergleich zur Größe des 3D-Druckers können mit dem erfindungsgemäßen sogenannten 3D-Druckverfahren aus Metalldraht hergestellt werden.

[0035] Das Verfahren beinhaltet im Prinzip den Vorgang einen Gegenstand Schicht für Schicht aus Draht aus Metall in einem automatisierten Prozess herzustellen. Dabei wird der Draht durch eine primâre Elektrode eines dreidimensionalen Druckers geführt und auf eine Plattform (Trâgerplatte) oder eine bereits erstellte Schicht oder Teil eines Gegenstandes gelegt und durch elektrischen Strom im Widerstandsschweißverfahren verbunden. Die Elektrode die den Draht führt, der Draht und die Trâgerplatte oder Bauplattform schließen einen Stromkreis, wenn der Draht einen Kontakt zwischen Elektrode und Bauplattform herstellt. Die Elektrode hat einen Kanal durch den der Draht geleitet wird. Am unteren Ende der Elektrode, dort wo der Draht herausgeführt wird, befindet sich eine Kontaktflâche, die im Prinzip meistens parallel zur zu erstellenden Schicht gerichtet ist. Im Bereich der Mündung des Kanals der drahtführenden primâren Elektrode macht der Draht eine Biegung um einen Winkel, welcher im Idealfall z.B. ca. 90° betrâgt. Der Draht wird dann direkt aus der Mündung heraus umgebogen. Die untere bevorzugt ringfôrmige Kontaktflâche der drahtführenden primâren Elektrode gleitet über den Draht und gibt Stromstöße ab und übt vorzugsweise zusätzlich Druck auf den Draht aus. Die Elektrode dreht sich in bevorzugter Weise bei dem Herstellungsvorgang nicht um sich selbst, sondern bewegt sich z.B. nur in Richtung der Ebenen. Der Draht bildet im geschlossenen Stromkreis beim Anschweißen häufig den Abschnitt mit dem hôchsten elektrischen Widerstand und wird durch den Stromfluss durch ihn hindurch erhitzt und kann dadurch an der Kontaktstelle zu dem Metall auf welchem er anliegt eine metallische Verbindung eingehen. Durch Bewegung z.B. der Elektrode zur Bauplattform (oder umgekehrt) wird der Draht unterhalb der Mündung der drahtführenden primären Elektrode in die Ebene der zu erstellenden Schicht gelegt. Mit einem Kanal in der drahtführenden primären Elektrode, der vorteilhaft senkrecht zur Ebene der zu erstellenden Schicht ist und somit die Biegung des Drahtes in der Mündung dieser Elektrode z.B. einen Winkel von 90° beträgt, kann der Draht in alle Richtungen in der Ebene einer Schicht gleichsam aufgetragen werden ohne die Notwendigkeit einer um sich selbst drehend angetriebenen Elektrode, die den Draht führt. Zudem kann der Draht mit der primären Elektrode, die den Draht durch einen Kanal herausführt und ihn direkt umbiegt, leicht auf jedem beliebigen Weg aufgetragen werden, ohne dass der Draht auf anderen danebenliegenden Drahtbahnen oben angeheftet wird und das weitere Auftragen blockiert.

[0036] Nach dem Auftragen einer Schicht aus im Querschnitt im Prinzip gänzlich unveränderten Bahnen aus Draht mit der primären Elektrode, fahren bevorzugt sekundäre Elektroden die so „aufgedruckte“ Schicht aus aneinander liegenden Drahtbahnen stellenweise an und bearbeiten bei Bedarf die Drähte im Widerstandschweißverfahren weiter um stärkere Verbindungen zwischen ihnen herzustellen um dreidimensionale Gegenstände zu generieren.

[0037] Beim Schweißvorgang mit den sekundären Elektroden können die Drahtbahnen kompleit aufgeschmolzen werden und miteinander verschmelzen um isotropere Gegenstände herzustellen. Zwischen den mit der primären Elektrode aufgetragenen Drahtbahnen können so überall starke Verbindungen erstellt werden. Die Drahtbahnen aus zum Beispiel standardisierten runden Drähten können durch die sekundäre Elektroden platt geschmolzen werden und werden zu einer flachen Ebene platt gedrückt auf der wiederum runde Drähte mit der primären Elektrode präzise aufgetragen werden können. Durch eine solche Verschmelzung der Drahtbahnen miteinander verschwindet das ausgeprägte Rillenmuster, das ansonsten bei im Querschnitt fast unveränderten aufeinandergestapelten Drähten vorliegen würde. Die Form der Bahnen aus Draht wird so durch den Schweißvorgang mit den sekundären Elektroden verandert. Durch den Druckvorgang mit dem Verschmelzen der Drahtbahnen mit den sekundären Elektroden lassen sich leicht luftdichte Gegenstände herstellen anders als bei dem Drahtauftragen mit nur der primären drahtführenden Elektrode. Durch die so erreichte Verschmelzung der Schichten untereinander, können große

Zugkräfte zwischen den Schichten und jedem aufgetragenen Teil eines Drahtes übertragen werden.

[0038] Bevorzugt sind die Elektroden an einem Druckkopf angebracht. An diesem ist ebenfalls bevorzugt eine Kühlung angebracht, die zum Beispiel aus Kühlrippen besteht, um die Elektroden zu kühlen. Die sekundären Elektroden nutzen sich prinzipbedingt meist bei den Schweißoperationen ab und deren untere Kontaktoberfläche kann daher vorteilhaft etappenweise durch Hinübergleiten auf einer Schleiffläche die am Drucker befestigt ist abgeschliffen werden. So kann stets eine saubere Elektrodenoberfläche gewährleistet werden. Die Elektroden sind bevorzugt austauschbar und vorteilhafterweise gibt es verschiedene einsetzbare Elektrodentypen.

[0039] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit einem hier beschriebenen Gerat können verschiedene Metalle und Legierungen „gedruckt“ werden. Es können zum Beispiel Gegenstände aus Stahl, Edelstahl aber auch aus Aluminium hergestellt werden.

[0040] Mit der drahtführenden primären Elektrode können sehr dünne Drâhte mit einem Durchmesser von z.B. 0,1 mm präzise aufgetragen werden. Durch den einfachen Wechsel der primären Elektrode, lassen sich schnell und leicht andere Drähte aufdrucken und es gibt eine große Variation der Durchmesser der Drähte die mit einem Druckergerät aufgedruckt werden können. Die primäre Elektrode ist besonders geeignet um den Draht nur leicht anzuheften und ihn formgemäß aufzutragen.

[0041] Durch das optionale Plattschmelzen der Drâhte mit der oder den sekundären Elektroden ist es auch möglich die endgültige Höhe einer Schicht einzustellen. Das gleichzeitige Miteinanderverschmelzen durch die sekundären Elektroden der Drâhte die zu einem Teil des Gegenstandes der erstellt wird werden, führt zu mehr Gleichheit und Einheitlichkeit in der Struktur der Gegenstände was sie stabiler und ästhetischer macht. Durch Schweißvorgänge mit den sekundären Elektroden wird eine solide Verbindung zwischen dem Material der einzelnen Drâhte untereinander sowie zwischen einander ermöglicht. Dies gilt insbesondere für die Verbindung zwischen dem inneren Material und den Wanden der zu erstellenden Gegenstände.

[0042] Die primäre drahtführende Elektrode kann stillstehend, das heißt starr mit dem Rahmen des 3D-Druckers verbunden sein oder sie kann beweglich sein. 1st die Elektrode beweglich am Gerat angebracht so wird sie bevorzugt über Motoren angesteuert und legt die Wege zurück um den Draht auf den erforderlichen Bahnen auftragen zu können. 1st die Elektrode starr montiert, bewegt sich die Bauplattform/Trägerplatte um den Draht an den gewünschten Orten aufzutragen. Es können sowohl die Elektrode als auch die Bauplattform als sich selbst bewegende Teile gefertigt werden.

[0043] Als Material für die Elektroden eignet sich ein harter gut elektrisch leitender Werkstoff wie geschmiedetes Kupfer oder eine Kupferlegierung oder eine Elektrode aus mehreren Materialien, die zum Beispiel hauptsächlich aus Kupfer besteht und die Spitze mit der Kontaktoberfläche zum Draht aus Wolfram besteht. Wobei das Kupfer für bessere elektrische und thermische Leiteigenschaften sorgt und das härtere Material wie Wolfram an der Kontaktoberfläche für eine harte verschleißärmere Oberfläche sorgen. Gut ist es, wenn die Elektrodenkontaktflâche einen hohen Schmelzpunkt hat um großer Hitze besser widerstehen zu können und aus einem Material an dem der Draht der aufgetragen wird nicht zu stark an der Elektrode bei der Übertragung von Strom anheften bleibt.

[0044] Die Steuerung (oder Steuereinheit) des 3D-Druckers steuert den sogenannten Druckvorgang und gibt der Stromversorgung die Signale zur Stromabgabe. Die Stromversorgung der primaren drahtführenden Elektrode kann aber auch von der Bewegungssteuerung separiert sein und unabhângig betrieben sein, was aber üblicherweise Nachteile mit sich bringt. Ebenfalls kann die Stromversorgung der primâren drahtführenden Elektrode teils von der Gesamtsteuerungseinheit des Druckers über die Software gesteuert sein und teils über handbetriebene Regler am Drucker mit denen man einfach wâhrend des Druckvorganges Parameter wie die Stromstärke verändern kann.

[0045] Ein runder Querschnitt eignet sich für den Kanal in der drahtführenden Elektrode durch den der metallene Draht, der Werkstoff, geleitet wird, damit eine Verdrehung des Drahtes im Kanal der Elektrode möglich ist. Andere Querschnitte sind auch möglich. Der Kanal muss mindestens so breit sein wie der Draht der verwendet wird und der Kanal sollte eine glatte Oberfläche haben und möglichst gerade verlaufen, damit der Draht leicht dadurch bewegt werden kann. Der direkt außerhalb der drahtführenden Elektrode aus ihr herauskommende Draht hat einen im Verhältnis zum Rest des Stromkreises kleinen Querschnitt und einen sehr hohen elektrischen Widerstand. Weshalb wenn starker elektrischer Strom durch den Draht von der drahtführenden Elektrode geleitet wird, der sich direkt unter der primâren Elektrode befindende Draht sich stark erhitzt. Durch die entstehende Warme im Draht, kann der Draht lokal oder ganz aufschmelzen, oder mit der Kontaktoberfläche des Metalls auf der der Draht anliegt eine punkt- oder streckenweise metallische Verbindung eingehen und sich so mit danebenliegenden Bahnen aus metallenem Draht verbinden.

[0046] Besonders eignet sich ein runder Draht, wegen seiner kleinen punkt-oder linienweisen Kontaktflâche die das Widerstandsschweißen erleichtert.

[0047] Der Draht kann auch beim Auftragen mit der primâren Elektrode an Stellen über den ganzen Querschnitt hin aufschmelzen und mit der Schicht verschmelzen um solide Verbindungen herzustellen. Die Kraft die den Draht durch die drahtführende Elektrode schiebt, drückt den Draht gegen die Oberfläche auf der er aufgetragen wird.

[0048] Damit das Aufliegen der drahtführenden Elektrode auf dem Draht leicht möglich ist sollte an der Stelle der unteren Mündung des Kanals der drahtführenden Elektrode genügend Raum vorhanden sein in der die Biegung des Drahtes, die notwendig ist um den Draht flach in die Ebene zu legen, erfolgen kann. Um genügend Raum für die Biegung des Drahtes zu haben, ist der Kanal in der drahtführenden Elektrode bevorzugt breiter als die Breite des Drahtes und prinzipiell breit genug um die Biegung zu erlauben Oder der Bereich an und kurz oberhalb der Mündung des Kanals ist breiter als der Rest des Kanals und so geformt, dass die Biegung des Drahtes erfolgen kann. Es ist meistens wichtig die unterste Breite im Bereich der Mündung klein zu halten und dabei aber zu gewährleisten, dass sich die Biegung des Drahtes mittels Zug- oder Druckkräften einwandfrei und zuverlässig durchführen lässt, um den Draht präziser auftragen zu können. Darum eignet sich auch eine Schubvorrichtung welche den Draht durch die drahtführende Elektrode drückt. Eine solche Druckkraft die den Draht durch den Kanal schiebt ermöglicht kleinere Biegeradien des Drahtes und somit präziseres Auftragen und weniger Abnutzung der drahtführenden Elektrode, weil diese nicht seitlichen Druck auf den Draht ausüben muss um den Draht durch die

Bewegung relativ der Elektrode zum zu erstellenden Gegenstand herausziehen muss. Außerdem muss so die Elektrode nicht mit der untersten Oberfläche auf der Höhe der zu erstellenden Schicht aufliegen. Hinzu kommt das Glühen des Drahtes in oder unterhalb der Mündung der Elektrode, durch die Wärmeleitung im Drahtabschnitt der angeschweißt wird. Dies ist meistens wichtig für das Auftragen dickerer Drâhte.

[0049] Die Erfindung betrifft folglich auch ein Verfahren das es ermöglicht Gegenstände aus Metall in einem automatisierten Prozess herzustellen durch das schichtweise Auftragen von einem metallenen Draht mit einer drahtführenden primären Elektrode durch die ein Kanal verläuft durch den der Draht hindurch geleitet wird und in oder direkt unterhalb der Mündung dieses Kanal, wo der Draht aus der Elektrode herausgeführt wird, umgebogen wird um einen Winkel der im Idealfall ca. 90° beträgt damit er flach ausgelegt werden kann auf einer metallenen Oberfläche an der er durch von der primären Elektrode auf ihn übertragenen Strom im Widerstandsschweißverfahren zum größten Teil querschnittsunverändert aufgetragen wird und zumeist nur leicht angeheftet wird. Der Draht wird durch das schichtweise Aufdrucken mit der primären drahtführenden Elektrode auf den korrekten Stellen nach dem Muster des jeweiligen Querschnitts des zu erstellenden Objektes aufgetragen. Bevorzugt fahren weiterhin sekundäre Elektroden, nachdem eine Schicht so aus nebeneinanderliegenden hauptsächlich querschnittsunveränderten Drahtbahnen aufgetragen wurde, die Schicht automatisch an, setzen auf ihr stellenweise auf und verschweißen die Drahtbahnen weiter im Widerstandsschweißverfahren um festere Verbindungen herzustellen. Dabei können die sekundären Elektroden die Drahtbahnen unter ihrer Kontaktoberfläche kompleit zu einem flachen, ebenen Abschnitt aus miteinander verschmolzenen Drähten aufschmelzen und plattdrücken. Die Kontaktoberflächen der sekundären Elektroden können nach etlichen Schweißoperationen, wegen des Verschleißes der Kontaktoberfläche durch das Verschweißen mit Druckausübung, automatisch auf einer Schleiffläche abgeschliffen oder durch ein Werkzeug abgetragen werden damit die Kontaktoberfläche eine gute Qualität für die Schweißoperationen die sie durchführen muss beibehält.

[0050] Die Erfindung betrifft außerdem bevorzugt ein Gerat, und zwar einen sogenannten 3D-Drucker, zum Herstellen von Gegenständen aus Metall, wobei das Gerat mindestens eine primäre drahtführende Elektrode umfasst durch die ein Kanal verläuft durch den ein metallener Draht im festen Zustand geleitet werden kann, der aus der Mündung des Kanals herauskommt und nach einem Vorgang des Umbiegens unter der untersten Fläche der primâren drahtführenden Elektrode gegen die Oberfläche gedrückt wird auf der er aufgetragen wird und mittels Stromübertragung von der drahtführenden Elektrode auf den Draht im Widerstandsschweißverfahren mit der metallenen Oberfläche auf welcher der Draht aufgetragen wird verbunden wird. Dazu besitzt das Gerat bevorzugt ebenfalls mindestens eine sekundäre Elektrode, die auf den mit der primâren drahtführenden Elektrode aufgetragenen Bahnen aus Draht aufsetzten und diese miteinander starker im Widerstandsschweißverfahren miteinander verbindet. Dabei kann der hauptsächlich querschnittsunveränderte bereits mit der primâren drahtführenden Elektrode auf nebeneinander liegenden Bahnen ausgelegte Draht im Querschnitt durch das Plattschmelzen mit der sekundâren Elektrode verandert werden, sodass der Draht an Höhe verliert und mit den umliegenden Bahnen aus Draht und dem vorhandenen metallenem Material des Stückes auf dem der Draht aufgeschichtet wird verschmolzen werden kann.

[0051] Vorzugsweise kann das Gérât mit folgenden (austauschbaren) Typen der Elektrode betrieben werden, bzw. folgende weitere Merkmale umfassen: [0052] - mit einer drahtführenden primâren Elektrode bei der die unterste Fläche eine ringförmige Kontaktoberfläche ist die auf dem umgebogenen, aus der Mündung des Kanals der Elektrode hinausbeförderte, Teil des Drahtes aufliegt und den größten Teil des Stromes von der drahtführenden Elektrode auf den Draht überträgt um ihn anzuschweißen.

[0053] - mit einer drahtführenden primâren Elektrode mit einem Kanal der kurz oberhalb der Mündung des Kanals breiter ist um Raum für die Umbiegung des Drahtes in jede Richtung in der Ebene gleichsam zu ermöglicht und um so den Draht zuverlässig auftragen zu können. Dabei kann die Elektrode mit der unteren Kontaktflâche auf einem aufgetragenen Drahtteil auf der Höhe der obersten Oberfläche der Schicht die gerade aufgetragen wird aufsetzen und hinübergleiten, wenn die Schichten eben und parallel zu einander aufgetragen werden.

[0054] - mit einer drahtführenden primâren Elektrode mit unterem Bereich mit ringförmiger Kontaktflâche zum Anschweißen wobei der untere Querschnitt einen unverânderten Querschnitt auf einer definierten Hôhe aufweist und durch die Abnutzung der Kontaktflâche der Elektrode beim Drahtauftragen und Anschweißen abgetragen wird.

[0055] - mit einer drahtführenden primaren Elektrode mit Keramikspitze, die den

Draht gegen die Oberflâche drücken kann auf der dieser aufgetragen wird.

[0056] - mit einer drahtführenden primâren Elektrode mit einer Spitze aus einem anderen Metall als das des Grundteils.

[0057] - mit einer drahtführender primaren Elektrode die beim Drucken nicht mit ihrer untersten Oberflâche auf der Oberflâche der Schicht die erstellt wird aufliegt und keinen Druck von oben auf den Draht ausübt, sondern den Strom zum Anschweißen durch ein freistehendes Stück des Drahtes der aus dem Kanal hinauskommt leitet und der sich zwischen primârer Elektrode und der Schicht die erstellt wird befindet.

[0058] - mit einer drahtführenden primâren Elektrode die eine innere zweite

Elektrode besitzt die den Draht durch die Leitung eines zweiten Stromflusses durch diesen hindurch vorheizen kann.

[0059] - mit motorisiertem Vorschub des Drahtes über Rollen der den Draht durch die Elektrode hindurch schiebt und hilft den Draht in oder unterhalb der Mündung des Kanals zu verbiegen.

[0060] - mit einer zusätzlichen Elektrode die den Draht bevor er in den Kanal der primâren drahtführenden Elektrode durch Leitung eines Stromes durch den Draht hindurch vorheizt.

[0061] - mit einer Vorrichtung die den Draht in eine andere Form walzt bevor dieser in die primâre Elektrode eingeführt wird.

[0062] - mit sekundâren Elektroden mit einer definierten Hôhe auf welcher die

Elektrode querschnittsunverändert vorliegt, damit durch Abnutzung und Abschleifen der untersten Kontaktflâche zum Schweißen, das Schweißen mit gleichen Bedingungen fortgeführt werden kann.

[0063] - beim Schweißvorgang mit den sekundären Elektroden, das komplette

Aufschmelzen und in eine andere Form Zerfließen der sich unter der/den sekundären Elektrode(n) befindenden Drähte.

[0064] - mit sekundâren Elektroden die jegliche Form der unteren

Kontaktoberfläche aufweisen.

[0065] - mit sekundärer Elektrode mit Rasteroberfläche.

[0066] - mit Rollradelektrode als sekundäre Elektrode.

[0067] - mit anschließendem Widerstandsschweißen mit mehreren voneinander isolierten gegenpoligen beieinander sich befindenden sekundâren Elektroden zwischen denen der Schweißstrom fließt.

[0068] - mit zwei gegenüberliegenden voneinander isolierten Rollradelektroden als sekundâre Elektroden zum Widerstandsschweißen.

[0069] - mit Rollradelektrode als sekundâre Elektrode deren Kontaktflâche zum

Schweißen kontinuierlich oder automatisch etappenweise nachgeschliffen wird.

[0070] - mit angebrachter passiver, starr an der Maschine montierten

Schleifflâche bestehend aus Schleifpapier, einer Feile oder einem Schleifstein oder ein anderes raues Material auf dem die Elektrodenoberflâche der Elektroden abgetragen werden kann.

[0071] - mit angebrachter aktiven, durch einen Motor in Bewegung versetzten

Schleifflâche, Fraser, Feile oder anderes metallabtragende Werkzeug.

[0072] - mit mehreren sekundâren Elektroden die durch einen gemeinsamen

Schrittmotor über eine Nockenwelle einzeln linear bewegt werden.

[0073] - mit einem angebrachtem Frâskopf am Druckkopf der die Konturen einer aufgedruckten Schicht abfahren und abfrâsen kann.

[0074] - mit dem Auftragen von Lotmaterial ummantelten Drâhten mit der primâren drahtführenden Elektrode um dreidimensionale Objekte herzustellen mit Draht mit unterschiedlich môglichen Querschnitten.

[0075] - Abschnitte der runden Drähte werden kompleit aufgeschmolzen und flach gepresst.

[0076] - mit einem am Drucker angebrachten Frâskopf der die Konturen der

Schichten abfräsen kann.

[0077] Zusammenfassend weist die Erfindung je nach Ausführung einen oder mehrere der folgenden Vorteile auf: [0078] - kein teurer gefährlicher Laser nôtig [0079] - kein Schutzgas oder künstliche Atmosphâre für diverse Metalle und

Legierungen nôtig [0080] - Drâhte können nebeneinanderanliegend aufgetragen werden, was bedeutet, dass weniger Stützmaterial benôtigt wird.

[0081] - es können leicht mehrere drahtführende Elektroden nebeneinander am

Druckkopf angebracht werden [0082] - es ist keine Drehung der Elektrode nôtig [0083] - leichter Wechsel vom Druckmaterial [0084] - mehrere Metalle druckbar [0085] - geringes Gewicht und geringe Ausmaße des 3D-Druckers bei großem

Bauraum [0086] - Herstellung von Kompositen möglich [0087] - es ist leicht einen Fraser anzubringen um die Konturen der Schichten weiter zu bearbeiten. Besonders bei den durch die sekundâren Elektroden miteinander verschmolzenen Schichten, können die Konturen der Schichten durch Abfräsen von nur sehr wenig Material geglättet und in eine erheblich detailgetreuere Form gebracht werden.

[0088] - kein Metallpulver nötig [0089] - kein greller Lichtbogen mit einem Bad aus flüssigem Metall in das der

Draht hineingeleitet wird und aufgeschmolzen wird.

[0090] - einstellbare Schichthöhe mit einem Draht mit den sekundâren

Elektroden [0091] - Verschmelzung der seitlich nebeneinanderliegenden Drâhte miteinander durch das Aufschmelzen, Plattdrücken und miteinanderZerfließen der Drâhte mit dem Widerstandsschweißverfahren [0092] - günstiger Betrieb [0093] - großer Unterschied in den möglichen druckbaren Schichthöhen und damit der Druckgeschwindigkeit und Detailgenauigkeit, mit runden Drähten die zum Beispiel zwischen 0,1 mm bis 1 mm Durchmesser haben, mit nur einem Wechsel der drahtführenden und -auftragenden primären Elektrode [0094] - Druckvorgang mit standardisierten runden Drähten die flachgedrückt werden und damit eine glatte Oberfläche ergeben [0095] - Warme zum miteinander Aufschmelzen, das zuerst an den

Kontaktstellen passiert, staut sich besonders schnell im Material an den Kontaktflächen auf, sodass sie miteinander verschmelzen können. So können mehrere Schichten übereinander mit der drahtführenden Elektrode aufgetragen werden und in einem Schweißvorgang mit den sekundären Elektroden verschmolzen werden.

[0096] - Verschwinden der eingestuften Linien an den Oberflächen durch das miteinander Verschmelzen der Drahtbahnen [0097] - es ist leicht eine starke Verbindung zwischen dem inneren Auffüllmaterial und den äußeren Wanden der gedruckten Gegenstände herzustellen.

[0098] - Erschaffung einer flachen ebenen Oberfläche der unteren Schicht durch das Plattdrücken und Verschmelzen der runden zuvor aufgetragenen Drâhte, sodass darauf die nächste Schicht aus runden Drahtbahnen mit deren Mittellinien stets auf derselben Höhe sich befindend darauf aufgetragen werden kann.

[0099] - glatte Oberfläche möglich durch das Miteinanderverschmelzen mit den sekundären Elektroden [00100] - durch das Abschleifen der Elektroden erhält man eine lange Betriebszeit [00101] - im Gegensatz zur Rollradelektrode die den Draht aufträgt, kann mit der drahtführenden primären Elektrode mit Kanal der Draht auf beliebigen Wegen in einer Schicht die erstellt wird aufgetragen werden, ohne dass der Draht auf anderen sich seitlich danebenliegenden Drâhten mit der Mittellinie über der der seitlich danebenliegenden Drähten aufgetragen wird und darauf angeschweißt wird, was den Vorgang des Drahtauftragens behindern und mit großer Wahrscheinlichkeit durch das so hervorgerufene Blockieren der Drehung der Rollradelektrode zum Abbruch führen würde, weil der Schweißpunkt nicht direkt unterhalb der Achse der Rollradelektrode liegt und deshalb die ungewollte Schweißverbindung auf einer seitlich danebenliegenden Drahtbahn durchrissen werden müsste um die Rollradelektrode zu drehen um den Draht in eine andere Richtung weiter aufzutragen.

[00102] - isotrope Materialeigenschaften der gedruckten Gegenstände durch das komplette miteinander verschmelzen mittels den sekundâren Elektroden. So werden innere Kräfte in gedruckten Objekten gleichförmig über große Bereiche hin übertragen.

[00103] - es ist leicht hermetisch dichte Gegenstände herzustellen [00104] - Verschwinden der eingestuften Linien an den Rändern und Oberflächen der Schichten, durch das Miteinanderverschmelzen der Schichten durch die sekundâren Elektroden, an denen Spannungskonzentrationen bei mechanischer Belastung entstehen können, die die Stabilität herabsetzen. Und so sind auch geglättete Oberflächen der gedruckten Gegenstände das Résultat.

[00105] - präzise Auslegung von dünnen Drähten möglich [00106] - die äußeren Ausmaße der drahtführenden Elektroden mit Kanal unterscheiden sich nicht für unterschiedlich dicke Drähte, sodass sie problemlos gewechselt werden können [00107] - der Draht wird nicht in ein aufgeschmolzenes Bad hineingeführt wo er dann aufschmilzt, sondem wird linien- oder schichtweise neben- oder aufeinander gelegt um die Geometrie eines Gegenstandes schichtweise zu erstellen und wird im Widerstandsschweißverfahren an der Kontaktoberfläche zu den umliegenden Drähten miteinander verbunden, dies entweder mit oder ohne in die flüssige Phase des Drahtes umzugehen.

Kurze Beschreibung der Figuren [00108] lm Folgenden werden nun Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.

[00109] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines 3D-Druckers mit einer primären drahtführenden Elektrode, mit drei sekundären Elektroden, mit einer Bauplattform auf welcher ein Objekt aufgeschichtet wird und mit einer am Druckergehäuse angebrachten Schleiffläche auf welcher die Kontaktfläche der sekundären Elektroden abgeschliffen werden kann.

[00110] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Druckkopfs beim Auftragen von Draht mit der primären drahtführenden Elektrode.

[00111] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode mit senkrechtem Kanal zur Oberfläche auf welche sie einen metallenen Draht aufträgt.

[00112] Fig. 4 zeigt eine Vergrößerung der Mündung des Kanals einer primären drahtführenden Elektrode beim Auftragen von Draht [00113] Fig. 5 zeigt eine allgemeine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode.

[00114] Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode mit einem unteren Abschnitt mit einer Kontaktoberfläche zum Anschweißen des Drahtes, die dafür vorhergesehen ist sich beim Druckvorgang abzunutzen und abgetragen zu werden.

[00115] Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode mit innerer zweiter Elektrode zum Vorheizen des Drahtes im Kanal der Elektrode.

[00116] Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode die beim Auftragen eines Drahtes nicht auf dem Draht mit der untersten Oberfläche aufliegt und keinen Druck nach unten auf den Draht ausübt.

[00117] Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform einer primären drahtführenden Elektrode mit einer Spitze aus Keramik.

[00118] Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform eines Blocks in dem sekundâren Elektroden angebracht sind.

[00119] Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform einer sekundâren Elektrode mit austauschbarer Spitze.

[00120] Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform einer sekundâren Elektrode.

[00121] Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform einer sekundâren Elektrode mit einem unterschiedlichen Kontaktmaterial als der Hauptteil der Elektrode.

[00122] Fig. 14 zeigt beispielhaft den Vorgang des Aufsetzens und Schweißens mit einer sekundâren Elektrode.

[00123] Fig. 15 zeigt beispielhaft den Vorgang des Schweißens mit einer sekundâren Elektrode im Querschnitt.

[00124] Fig. 16 zeigt beispielhaft eine Struktur erstellt aus runden im Querschnitt unveränderten metallenen Drähten die mit einer primâren drahtführenden Elektrode aufgetragen wurden.

[00125] Fig. 17 zeigt beispielhaft eine Struktur aus miteinander verschmolzenen metallenen Drähten durch die Kombination des Druckvorgangs mit dem Auftragen von Drahtbahnen mit einer primâren drahtführenden Elektrode und mit anschließendem Plattschmelzen mit einer sekundâren Elektrode.

[00126] Fig. 18 zeigt eine Ausgestaltung vier aneinander gebundene sekundâre Elektroden zum Widerstandsschweißen mit fokussierterer Wärmeentwicklung im zu verschweißenden Metall.

[00127] Fig. 19 zeigt zwei gegenüberliegende miteinander verbundene und voneinander elektrisch isolierte Elektroden zum Widerstandsschweißen mit fokussierterer Wärmeentwicklung im zu verschweißenden Metall.

[00128] Fig. 20 zeigt eine sekundâre Elektrode mit rasterförmiger Kontaktflâche.

[00129] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung möglicher Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren entnommen werden.

Beschreibung mehrerer Ausgestaltungen der Erfindung [00130] Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines automatisierten Geräts, hierin auch 3D-Drucker genannt, mit der Implementierung der folgenden Hauptkomponenten: der Druckkopf 105 an welchem die primäre drahtführende und drahtauftragende Elektrode 103 angebracht ist, sowie das Starkstromkabel 106 der Elektroden, der Block 130 mit den sekundâren Elektroden 132, 133 und 109, die Schleiffläche 114, die Bauplattform 101 mit dem an ihr angebrachtem Starkstromkabel 107, und das Gehäuse 117 mit eingebauter Steuerungseinheit und mit daran integriertem Bewegungsmechanismus.

[00131] Sich beziehend auf Fig. 1, ein Gegenstand 102, ein Kunstobjekt, wird hergestellt auf der Bauplattform 101 durch das schichtweise Auftragen von dem Metalldraht 104, der somit das Fertigungsmaterial ist. Der Draht 104, zum Beispiel ein Draht aus Edelstahl mit rundem Querschnitt, wird von einer Rolle abgewickelt und durch einen Schrittmotor bewegt dessen Achse 112 eine darauf montierte Rolle 110 antreibt, zwischen der und einer gegenüberstehenden Rolle 111 der Draht 104 angetrieben wird und durch den in Fig. 3 gezeigten Kanal 302 der primâren drahtführenden und -auftragenden Elektrode 103 befördert wird. Die drahtführende Elektrode 103 ist eingeschraubt in den sich in einer Ebene parallel zur Bauplattform 101 bewegenden Druckkopf 105 und steht senkrecht mit dem Kanal 302 zur Bauplattform 101. Der Draht 104 wird teils innerhalb des Kanals oder ganz außerhalb unter der Mündung des Kanals 302 der drahtauftragenden Elektrode 103 um einen größtenteils rechten Winkel, in einem sehr kleinen Biegeradius umgebogen, damit er flachliegend gegen die Oberflâche der vorherigen Schicht gedrückt wird und mittels Strom, der zwischen der primâren Elektrode 103 und der Bauplattform 101 bzw. dem Objekt 102, durch den Teil des Drahtes 104 unterhalb der Elektrode 103 fließt, im Widerstandsschweißverfahren aufgetragen und angeschweißt wird. Dabei werden Bahnen aus Draht, nach dem Muster der jeweiligen Schicht des Querschnitts des Objekts 102, nebeneinander zum größten Teil mit kurzen Stromimpulsen nur leicht angeheftet aufgetragen. Dabei wird der Metalldraht 104 nur im festen, zumeist querschnittsunveränderten Zustand mit der an ihm anliegenden metallenen Oberflâche punkt- oder streckenweise verbunden. Die mit der primâren drahtführenden Elektrode 103 aufgetragenen Drahtbahnen sind so meist nur schwach miteinander und mit der

Oberfläche auf welcher sie aufgetragen werden verbunden und können von dieser Oberfläche leicht abgerissen werden, ohne dass sie durchreißen. Andererseits kann der Draht so schnell, präzise und mit großer Sicherheit und geringer Abnutzung der Elektrode 103 nach einem Muster aufgetragen werden. Metallene Gegenstände aus nur so aufeinander folgenden Schichten aus aufgetragenen Bahnen aus rundem Draht haben eine im Vergleich zu Gegenständen mit isotroper und homogener Struktur, zum Beispiel gegossene Gegenstände, eine geringere Festigkeit und schlechtere mechanische Eigenschaften in den meisten Richtungen. Deswegen können, nachdem eine neue Schicht mit der primâren Elektrode 103 aufgetragen wurde, die sekundâren Elektroden 132, 133 und 109, die in dem Metallblock 130, der mit dem Druckkopf 105 verbunden ist, untergebracht sind die aus Drahtbahnen bestehende neue Schicht stellenweise anfahren, auf ihrer Oberflâche aufsetzen und Druck und Strom auf die Schicht übertragen um die Schicht schrittweise weiter im Widerstandsschweißverfahren zu bearbeiten, um dadurch die Eigenschaften des Objektes 102 wesentlich zu verbessern. Die sekundâren Elektroden können die mit der primâren drahtauftragenden Elektrode 103 aufgetragenen im Querschnitt gänzlich unveränderten Drahtbahnen einer Schicht aufschmelzen, sie plattdrücken und sie miteinander zu einem einheitlichen Teil des Gegenstandes 102 der hergestellt werden soil verschmelzen lassen, in dem die sekundâren Elektroden einen stellenweise starken Stromfluss durch sie hindurch leiten. Die sekundâren Elektroden nutzen sich beim Druckvorgang ab. Deren Kontaktoberfläche wird mit steigender Zahl der Schweißungen zunehmend verunreinigt und verschlissen und wird deswegen bevorzugt automatisch etappenweise durch Hinübergleiten auf die Schleifflâche 114 abgetragen, damit die Kontaktoberfläche möglichst sauber ist um das Schweißergebnis nicht zu beeinträchtigen und eine viel langere Lebensdauer der sekundâren Elektroden zu erlauben, die es so ermöglicht größere Objekte ohne Unterbrechung herzustellen. Die darauffolgende Schicht wird wieder im gleichen Verfahren darauf aufgetragen.

[00132] Die zumeist vorhandenen standardisierten Drähte haben einen runden Querschnitt, dieser Querschnitt eignet sich besonders für den Druckvorgang mittels den primâren und sekundâren Elektroden, weil der Draht durch die Kreisform des Querschnitts einen erhöhten elektrischen Widerstand in Richtung senkrecht zur Ebene aufweist auf welcher der Draht flach aufgetragen wird. Dazu liegt der runde Draht nur mit einer sehr kleinen Fläche auf, sodass beim Widerstandsschweißvorgang der Stromfluss und die Hitzeentstehung an der Stelle konzentriert wird an der der Draht aufliegt, was mit verhältnismäßigem geringem Stromfluss die Erstellung einer Verbindung erlaubt. Hinzu kommt, dass die runden bereits aufgetragenen Drâhte beim Schweißvorgang unter den sekundären Elektroden leicht aufschmelzen und verformt werden können, wegen ihrem zumeist höherem elektrischen Widerstand im Vergleich zum Rest des Stromkreises und der viel geringeren Wärmeübertragung vom Draht an die Elektrode und die Oberfläche auf der er aufliegt, wegen der sehr kleinen Kontaktfläche. Dies führt wiederum dazu, dass viel Wärme sich schnell im Draht aufstaut, anstatt schnell abgeleitet zu werden, in welchem Fall die nötige Schmelztemperatur nicht erreicht werden würde.

[00133] Durch Vorsehen von Pausen während des Druckvorgangs, kann der Draht gewechselt werden und ggf. das Stützmaterial abgenommen werden, zudem können Teile an den erstellten Gegenständen an Stellen eingebracht werden, die nach dem Druckvorgang nicht mehr zugänglich sind. Außerdem kann über einen Sensor festgestellt werden ob noch Draht auf der Spule vorhanden ist.

[00134] Die Bauplattform 101 ist linear gelagert auf den Schienen 124 und wird auf und ab bewegt durch den Schrittmotor 128 der eine Spindel antreibt.

[00135] Strom auf die Bauplattform 101 könnte auch über einen Kontakt an einer stromleitenden Schiene übertragen werden. Über ein Display 119 und einen Drehknopf 118 am Druckergehäuse, lässt sich das Gerat bedienen. Der Drucker wird angeschlossen an eine Steckdose.

[00136] Fig. 2: Druckkopf beim Drucken - ganze Einheit [00137] Fig. 2 zeigt den Teil des Druckkopfes 105 aus Fig. 1 mit der den Draht 104 auftragenden Elektrode 103 beim Druckvorgang eines Objektes 205, eines anschraubbaren Winkels, und zwar mit der drahtauftragenden Elektrode 103, die sich relativ zur Bauplattform 206 bewegt und dabei den Draht 104 aufträgt. Der Druckkopf 105 in Fig. 1 ist linear auf den Führungsschienen 122 gelagert. Er wird durch Schrittmotoren 127 über Zahnriemenscheiben 126 bewegte Riemen 125 angetrieben, damit die Position des Druckkopfes 105 zur Bauplattform 101 eingestellt werden kann. In Fig. 2 wird die Rolle 111 durch eine Feder 204, die eine Kraft auf den Hebei 203 überträgt, der wiederum eine Kraft auf die Rolle 111 überträgt, gegen den Draht 104 gedrückt. Dadurch wird der Draht 104 ebenfalls gegen die Rolle 110 gedrückt. Über das Betätigen des Hebeis 203 lässt sich der Draht 104 aus der Elektrode 103 einführen und ausführen. Die Kraft der Feder 204 auf den Hebei 203 könnte mit einer Stellschraube einstellbar sein. Der Kanal 302 nach Fig. 3 im inneren der Elektrode 103, durch den der Draht 104 geleitet wird, steht im Wesentlichen senkrecht zur Bauplattform 206 und so auch ebenfalls die drahtführende Elektrode 103, um den Draht 104 in alle Richtungen gleichsam auftragen zu können. In der Mündung des Kanals 302 oder kurz darunter, unter der Elektrode 103 wird der Draht 104 umgebogen um wie hier um den Winkel von üblicherweise 90° damit er parallel in Richtung einer Schicht und parallel zur Oberflâche der Bauplattform 206 aufgetragen werden kann. Die Bauplattform ist mit dem zur drahtführenden Elektrode 103 gegenpoligen Stromkabel 207 verbunden.

[00138] Die Rollen sind so angeordnet, dass der zwischen ihnen angetriebene Draht direkt in den Kanal 302 der drahtführenden Elektrode 103 geleitet wird. Deswegen ist der obéré Teil 303 nach Fig. 3 der drahtführenden Elektrode 103 vorteilhaft spitz zulaufend und kegelförmig geformt. Durch den Wechsel der Elektrode 103, um mit einem anderen Draht zu drucken, ist damit auch der Abstand zwischen dem Kanal und den Rollen richtig eingestellt. Der Draht könnte auch in ein Teil mit dünnem Kanal und zulaufender Spitze geleitet werden, das zwischen drahtführender Elektrode und den Rollen angebracht ware, mit beliebiger Form des oberen Abschnittes der Elektrode 103.

[00139] Die Elektrode 202, die mit dem Stromkabel 131 verbunden ist, ist eine optionale Ergänzung am Druckkopf 105 um den Draht 104 vorwärmen oder vorglühen zu können, indem sie einen genau einstellbaren von der Systemsteuerung vorgegebenen Strom durch den Draht 104 leitet. Der elektrische Gegenpol zur Elektrode 202 kann zum Beispiel die Bauplattform 206 sein, die Rollen 110 und 111 oder die drahtführende Elektrode 103. Durch das Vorheizen des Drahtes 104 wird er duktiler, weniger steif und kann enthärtet werden, dadurch kann der Draht leichter verbogen werden und die mechanische Belastung auf die Oberflâche der drahtauftragenden Elektrode 103 ist geringer. Darüber hinaus ist der elektrische Widerstand des metallenen Drahtes 104 höher mit höherer Temperatur, was sich positiv auf den Schweißvorgang auswirkt. Ebenso könnte der Draht zwischen den Rollen 110 und 111 gewalzt werden um einen anderen Querschnitt des Drahtes zu erreichen. Zudem können zusätzliche Rollen angebracht sein, mit denen der Draht 104, auseinandergezogen oder gewalzt werden kann, sodass er donner wird. Der Druck auf den Draht 104 zwischen den Rollen könnte auch durch einen angebrachten Motor gesteuert sein, damit der Draht wahrend des Druckvorganges mit der drahtführenden Elektrode 103 seinen Querschnitt verandert um zum Beispiel die Schichthöhe zu verändem, oder um stellenweise Schichten aus dem Draht 104 mit einem angepassten rechteckigen Querschnitt herzustellen der nicht mit den sekundären Elektroden aufgeschmolzen wird, um die Oberfläche der ersten Schichten freistehender, durch Stützmaterial gestützte Abschnitte sauberer auszuführen und von der unteren Stützschicht leichter trennbar zu machen. Mit Verwendung der Elektrode 202 kann eine drahtführende Elektrode 103 verwendet werden deren Kanal mit einer strom- und wärmeisolierenden Keramik- oder Glasschicht beschichtet ist. Durch das Glühen des Drahtes können Spannungen wegen der Aufwicklung des Drahtes auf der Spule gelost werden, so kann der Draht leichter aufgetragen werden.

[00140] Durch die geringe Größe und Komplexität der drahtführenden Elektrode 103 ist es sehr leicht mehrere solcher Elektroden an einem Druckkopf mit Drahtförderungsmechanismus anzubauen, damit man zum Beispiel mit mehreren unterschiedlichen Drähten in einem Druckvorgang drucken kann, zum Beispiel um schneller an den Stellen drucken zu können wo die Prazision nicht so wichtig ist und stattdessen mit einem dickeren Draht aufgefüllt werden können.

[00141] Fig. 2 Beschreibung der Druckkopfteile [00142] Die drahtführende Elektrode 103 ist in den Metallblock des Druckkopfes 105 eingeschraubt, der zum Beispiel aus Aluminium besteht und so die Hitze in der Elektrode 103, die bei den Schweißungen entsteht, von der Elektrode 103 gut ableiten kann und den Strom zum Schweißen von dem am Druckkopf 105 angebrachten Stromkabel 106 in die drahtführende Elektrode 103 gut leitet. Der Metallblock des Druckkopfes 105 der den Strom an die Elektrode 103 leitet sollte von den Führungsschienen elektrisch isoliert sein, zum Beispiel durch eine Schicht aus Kunststoff zwischen den linearen Lagern die am Druckkopf 105 in den Löchern 201 angebracht sind und ihn auf den Führungsschienen 122 lagern. Das Stromkabel 106 ist an dem beweglichen Druckkopf 105 angeschraubt. Das isolierte Stromkabel 106 besteht vorteilhaft aus vielen einzelnen dünnen Drähten damit es eine große Flexibilität besitzt und verläuft in einem langen Bogen kommend aus der Stromversorgungseinheit, welche im Druckergehäuse 117 eingebaut ist, bis zum Druckkopf 105 damit dieser sich leicht in Richtung der Ebene in dererfährt hin und her bewegen kann. Der Führungsschlauch 120 durch den der metallene Draht 104 von einer Spule bis hin zum Druckkopf 105 geführt wird ist zum Beispiel aus flexiblem Kunststoff und verläuft in einem Bogen vom Druckkopf 105 aus bis hin zu einer Befestigung am Druckergehäuse 117. Der Führungsschlauch 120 erfüllt die Funktion, vor allem bei dünnen Drähten von zum Beispiel 0,2 mm, dass der Draht sich nicht verheddern kann und durch die Bewegungen des Druckkopfes 105 nicht geknickt wird oder frei liegt und hinter dem Druckkopf nachgeschleppt wird und so den Druckvorgang behindern könnte. Zudem ist der Draht so isoliert. Am Druckkopf 105 sind vorzugsweise ebenfalls Kühlrippen 113 angebracht welche dafür sorgen, dass aufgenommene Warme vom Druckkopf 105 schnell an die Umgebungsluft abgegeben werden kann und der Druckkopf und dadurch auch die an ihm angeschraubte drahtführende Elektrode 103 so gekühlt wird. Die Kühlung der drahtführenden Elektrode 103 erhöht deren Lebensdauer. Für eine verbesserte Kühlung sorgt ein Lüfter 121 der Luft auf die Kühlrippen zuströmen lässt. Der Schrittmotor der die Rolle 110 antreibt ist vorzugsweise am Druckkopf 105 angeschraubt und bewegt sich mit ihm.

[00143] Die Spitze der primâren drahtauftragenden Elektrode 103, mit der die Elektrode 103 den untersten Kontakt mit dem Draht 104 herstellt und mit dem sie den Schweißstrom auf diesen überträgt, kann aus einem anderen Metall sein, zum Beispiel Wolfram oder Edelstahl für das Drucken mit einem Draht aus Aluminium. Zudem kann zwischen der Spitze aus dem anderen Material und dem sich darüber befindenden Hauptmaterial eine wärmeisolierende Schicht sein mit kleinen stromleitenden Kontakten die den Strom vom oberen Hauptmaterial in die Spitze leiten, damit die Spitze der drahtführenden Elektrode 103 sehr heiß wird und beim Aufliegen auf dem frisch umgebogenen festen Drahtstück beim Schweißvorgang mit der Kontaktflâche Wärme auf den Draht überträgt und nicht oder viel weniger von diesem ableitet, was den Schweißvorgang unterstützt.

[00144] Draht auftragen [00145] Als Material für die Elektroden eignen sich Kupferlegierungen, die die Leiteigenschaften von Kupfer mit sich bringen mit einer geförderten Härte und Festigkeit, zum Beispiel Kupferlegierung mit Zirconium, Beryllium oder Wolfram.

[00146] Beim Auftragen des Drahtes, der hier einen runden Querschnitt aufweist, aber auch einen anders geformten Querschnitt aufweisen könnte, überträgt die drahtführende Elektrode 103 Strom durch den Teil des Drahtes 104 welcher aus dem Kanal der Elektrode 103 austritt und zumeist den größten elektrischen Widerstand im Stromkreis aufweist. So wird der Draht 104 im Widerstandsschweißverfahren verbunden mit der Oberflâche der vorherigen Schicht des Objektes 205, auf welcher der Draht aufgetragen und befestigt wird, in dem er wegen der starken durch den Stromfluss im Draht 104 hervorgerufenen inneren Wärmeentwicklung, punkt- oder streckenweise verschmilzt oder eine metallische Verbindung eingeht an der Stelle wo die Oberflâche des Drahtes 104 die metallene Oberflâche, auf welcher der Draht 104 aufliegt oder seitlich anliegt und die den Strom ableitet, berührt. Dabei kann dies die Oberflâche des bereits erstellten Objektes 205, der Bauplattform 206 oder einer Metalloberfläche auf der eine Struktur aus Draht aufgetragen werden soil sein. Beim Anschweißen kann der Draht stellenweise über den ganzen Querschnitt hin aufschmelzen und mit den umliegenden Drähten verschmelzen. Generell wird der Querschnitt des Drahtes 104 nicht wesentlich verandert und der Draht 104 wird nur angeheftet beim Auslegen und Anheften mit der primâren drahtführenden Elektrode 103, damit die Elektrode 103 weniger belastet wird und stärkere Verbindungen danach ggf. mit sekundâren Elektroden hergestellt werden. Der Draht wird beim Auftragen in die Form der Drahtbahnen verbogen, die dann nebeneinanderliegend die Form der Schicht vorgeben. Der Draht 104 kann durch die drahtführende Elektrode 103 großflächig ohne Unterbrechung aufgetragen werden. Dabei können die resultierenden aufgetragenen Drahtabschnitte direkt aneinander anliegen und sie können aneinander anliegend aufgetragen werden unabhängig von der Richtung in welche ein Drahtabschnitt zeigt zu dem Drahtabschnitt an den er angelegt und teils angeschweißt wird, ohne dass der aufgetragene Draht auf dem sich direkt daneben befindenden Drahtteil oben aufliegt und ohne Durchtrennung des Drahtes mit darauffolgendem erneutem Aufsetzen während des Aufdruckvorgangs mit der primären Elektrode 103. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber der Verfahren die den Draht direkt mittels einer Rollradelektrode auftragen.

[00147] Spannung - Gegenpol [00148] Der Strom kommt von der im Gehäuse 117 untergebrachten Schweißstromversorgung und wird durch das dicke Stromkabel 106 in den Block des Druckkopfes 105 übertragen, der den Strom weiterleitet an die in ihm eingeschraubte drahtauftragende Elektrode 103, welche den Strom dann weiter leitet durch den Teil des Drahtes 104, der unmittelbar die Mündung des Kanals der Elektrode verlassen hat Dieser Teil des Drahtes welcher sich dadurch stark erhitzt kann dadurch die Verbindungen mit der metallenen Oberfläche herstellen, die des Objektes 205 Fig. 2 das hergestellt wird oder der Bauplattform 206, auf welcher der Draht 104 aufgetragen wird. Der Strom fließt dann durch den Draht 104 weiter durch den bereits erstellten Teil des Objektes 205 auf dem er aufgetragen wird und der Bauplattform 206, auf welcher das Objekt 205 aufliegt und angeheftet ist, hindurch. Dann fließt der Strom in das an der Bauplattform 206 befestigte Stromkabel 107, welches wiederum zurückführt in die Schweißstromversorgung und sich so der Stromkreis schließt. Die drahtführende Elektrode 103 bildet den elektrischen Gegenpol zur Bauplattform 206 und dem darauf aufgetragenen Teil des Gegenstandes 205 mit dem Stützmaterial. Der Stromfluss kann in beide Richtungen verlaufen und Gleichstrom oder Wechselstrom sein. Die elektrische Spannung zwischen drahtführender Elektrode 103 und der Bauplattform 206 ist sehr gering und ungefährlich für den Menschen.

[00149] Die Schweißstromversorgung kann aus einem einfachen Transformator mit elektronischer Reglung bestehen, aus Niederspannungskondensatoren oder aus Hochvoltkondensatoren mit elektronischer Steuerung, die Strom durch einen Transformator leiten um sehr große Stromstärken von mehreren tausend Ampere im Ausgang zu erreichen. Dies ist geeignet um extrem hohe, kurze Leistung hervorzurufen um impulsartige, stärkere und schnellere Schweißungen zu erstellen. Impulsartiges Schweißen ist wichtig für Drâhte aus Metall mit geringerer Resistivität und es ergibt kürzere Aufsetzzeiten der sekundären Elektroden mit weniger Wärmeübertragung, wodurch die sekundären Elektroden weniger schnell überhitzen.

[00150] Der Beginn [00151] Zu Beginn des Druckvorgangs eines Objektes auf der Bauplattform 206 wird die erste Schicht des Objektes direkt auf die Oberfläche der Bauplattform 206 aufgetragen. Um das Objekt 205 leicht von der Bauplattform lösen zu können, werden die Drahtbahnen der ersten Schicht nur mit wenig intensiven Stromstößen angeheftet und nicht durch die sekundâren Elektroden mit der Oberfläche der Bauplattform 206 verschmolzen. So ist das Objekt wâhrend des Druckvorgangs stabil genug befestigt, damit es sich nicht lost und damit die untere Schicht sich nicht verbiegt oder sich durch Spannungen im darauf erstellten Teil des Objektes wölbt, die bei der Abkühlung des Metalls nach den Schweißoperationen entstehen können. Zwischen der Bauplattform 206 und der ersten Schicht des Objektes 205, kann zudem eine Kontaktschicht aus nebeneinanderliegenden Drahtbahnen erstellt werden die eine größere Fläche aufweist als die erste Schicht des Objektes 205 oder die erste Schicht des Objektes 205 kann direkt aufgetragen werden auf der Bauplattform 206 mit zusätzlichen Drahtbahnen, die an den Rändern der Konturen der ersten Schicht anliegen. Damit wird eine stärkere Verbindung zur Bauplattform 206 hergestellt. Das Objekt 205 ist so nur schwach verbunden mit der Bauplattform 206, sodass es leicht ohne es zu beschadigen abgenommen werden kann, indem man zum Beispiel eine dünne Spachtel unter die erste Schicht schiebt und versucht das Objekt von der Bauplattform 206 abzuheben.

[00152] Die Bauplattform 206 kann aus einem dicken verstärktem Aluminiumblech bestehen, auf das dünnere abnehmbare Bleche 129 aufgelegt und angeklemmt oder geschraubt werden können, auf denen dann die zu druckenden Objekte aufgedruckt werden.

[00153] Maschinencode [00154] Generell wird der Draht 104 mittels Stromstößen von der Elektrode 103 mit der metallenen Oberfläche auf welcher dieser aufgetragen wird verbunden. Diese Stromimpulse, mit einer Dauer von üblich wenigen Millisekunden und bis zu mehreren hundert Ampere, werden von der Systemsteuerung angesteuert, welche auf einen gespeicherten Maschinencode zugreift, der den Druckvorgang eines oder mehreren Objekten vorgibt. Es können mehrere Objekte nebeneinander in einem Druckvorgang hergestellt werden. Der Maschinencode ist z.B. eine Datei die von einer schichtenerstellenden Software erstellt wird, die als Eingang eine dreidimensionale CAD-Datei des zu druckenden dreidimensionalen Objektes verwendet und die daraus die benötigten Bewegungen der Teile in Verbindung des Druckkopfes 105 sowie der Bauplattform 206 mit den zeitlich verbundenen Stromimpulsen bestimmt, für eine Folge von den jeweiligen des Querschnitt eines Objektes entsprechenden Schichten, die durch das Auftragen und Aufschweißen von Draht möglich oder nôtig sind um ein dreidimensionales Objekt zu drucken.

[00155] FIG. 2: Druckkopf, Druckvorgang [00156] Die drahtführende Elektrode 103 ist austauschbar und es gibt verschiedene Arten der drahtführenden Elektroden 103 die sich eignen um unterschiedlich und mit verschiedenen Materialien zu drucken. Fig. 2 zeigt die Funktionsweise des Druckkopfes 105, in dem der Draht 104 schichtweise nach dem Muster passend zum Querschnitt eines Objektes 205, ein anschraubbarer Winkel, aufgetragen wird. Damit der Draht nicht durch die Bewegung des Druckkopfes 105 relativ zur Bauplattform 206 durch die drahtführende Elektrode 103 gezogen wird, wird durch die Rollen 110 und 111 der Draht mit der passenden Geschwindigkeit, mit der der Draht 104 aufgetragen wird, durch die Elektrode 103 geschoben. Die Rollen 110 und 111, können aus Stahl sein, haben eine glatte Oberflâche und sie bewegen den Draht durch den zwischen ihnen bestehenden Kraftschluss. Dies hat den Vorteil, dass die Motorgeschwindigkeit etwas höher eingestellt werden kann als sie eigentlich sein muss um den Draht auf einer Bahn aufzutragen. So rutschen die Rollen ein wenig über die glatte Oberflâche des Drahtes 104, wodurch gewährleistet ist, dass der Draht immer durch die Elektrode 103 gedrückt wird. Dafür muss die Motorkraft auf den Draht 104 ausreichend sein um die Haftreibung zwischen den Rollen 110 und dem Draht 104 überwinden zu können, damit der Motor 208, der die Rolle 110 antreibt, nicht blockiert. Ebenso wird die Federkraft auf die Rolle 111 vorteilhaft so gewählt sein, dass die Haftreibung zwischen Rolle 110 und Draht 104 weder zu groß noch zu klein ist. 1st sie zu klein lässt sich nicht genügend Kraft von den Rollen auf den Draht 104 übertragen damit er durch diese Kraft, von dem Schrittmotor 208 an der Rolle 110, die nötige Leistung erhält um den Draht 104 in oder unterhalb der Mündung des

Kanals der Elektrode 103 zu verbiegen um den Draht 104 parallel zur Schicht die erstellt wird zu legen.

[00157] Elektrode - Kraft - Zug - Druck [00158] Dadurch, dass der Draht 104 durch die Elektrode 103 hindurchgedrückt wird, wird die Abnutzung der drahtführenden Elektrode 103 verringert, weil der Draht andernfalls durch die Elektrode 103 gezogen würde was zu mehr Druck auf der Innenseite des Kanals in der Mündung des Kanals der drahtführenden Elektrode 103 und somit einschneidend in das Material der Elektrode 103 wirken könnte, wenn diese aus einem Material wie Kupfer mit geringer Harte gefertigt ist. Zudem lässt es festere Schweißverbindungen durch die drahtauftragende Elektrode 103 zu, weil dadurch keine oder weniger Zugkräfte in dem Drahtteil zwischen drahtauftragender Elektrode 103 und dem Objekt 205 herrschen, die den Draht 104 bei stärkeren Stromstößen zerreißen können, die nötig sind um festere Verbindungen herzustellen an den Stellen wo der Draht sich stark erhitzt und somit schwächer wird wâhrend des Anschweißens. Es kann trotzdem auch mit einer drahtführenden Elektrode 103 ohne Schubförderung gedruckt werden, wobei der Draht durch die relative Bewegung der drahtführenden Elektrode 103 zur Bauplattform 206 gezogen wird, was aber das Drucken schwieriger zu kontrollieren macht um Objekte erfolgreich herzustellen und es mehr Kraft benötigt um den Druckkopf 105 zu bewegen. Zudem lässt sich durch das Hindurchdrücken des Drahtes 104 durch die drahtführende Elektrode 103, leichter eine größere Präzision erreichen. Stärkere Verbindungen, zum Beispiel durch punktweises Verschmelzen der aufgetragenen Drähte, können auch mit der drahtführenden Elektrode 103, beim Drucken ohne Schubvorrichtung des Drahtes, durchgeführt werden mit Aufliegen der unteren Oberfläche der drahtführenden Elektrode 103 auf der oberen Oberfläche der Drahtbahnen die in der Schicht die erstellt wird liegen und mit dem Unterbrechen der relativen Bewegung der drahtauftragenden Elektrode 103 zur Bauplattform 206 wâhrend des Prozesses des Widerstands-schweißens.

[00159] Elektrode - Kraft - Raum - Mittellinieradius- Schema [00160] In Fig. 5 ist die drahtführende Elektrode 103 einzeln dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Sektion langs des Kanals 302 der drahtführenden Elektrode 103 beim

Auftragen eines Drahtes. Durch den Kanal 302, der durch die Elektrode 103 hindurch verläuft, wird der Draht 301 hindurchgeleitet bis er in dem in Fig. 5 gezeigten Trichterabschnitt 401 des Kanals 302 - den Teil der Mündung des Kanals 302 - herauskommt. Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Abbildung des Bereiches der Sektion der drahtführenden Elektrode 103 mit dem in der Mündung des Kanals umgebogenen Abschnitt des Drahtes mit dessen Radius der Mittellinie R. Der Mittellinienradius R ist immer größer als der Radius des Drahtes, für einen Draht mit rundem Kreisquerschnitt. Je kleiner der Mittellinienradius desto leichter lässt sich der Draht präzise auftragen, weil der umgebogene Teil des Drahtes 301 zwischen drahtführender Elektrode 103 und der metallenen Oberfläche 403 bei kleinerem Mittellinienradius näher an der zentralen Achse der Elektrode 103, der Achse des Kanals, liegt die als Referenz für das Auftragen des Drahtes beim Abfahren der vorgegebenen Bahnen gilt auf denen der Draht 301 aufgetragen werden soil. Dies gilt vor allem beim erneuten Aufsetzen der drahtführenden Elektrode 103 um mit dem Auftragen einer neuen Bahn aus dem Draht zu beginnen. Aber umso kleiner der Mittellinienradius R umso größer muss die von oben auf den Draht 301 wirkende Kraft F sein, die den Draht durch die Elektrode 103 bewegt und für das Umbiegen des Drahtes 301 sorgt, dies gilt bis zum kleinsten möglichen Mittellinienradius mit dem noch gedruckt werden kann.

[00161] Der Weg der die drahtführende Elektrode 103 zurücklegt, sollte so programmiert werden, dass die Auslegung des Drahtes unter der ringförmigen Fläche der Elektrode 103 auf den korrekten Bahnen erfolgt, damit die Schicht detailgetreuer wird. Fährt die Elektrode 103 nur mit der Hauptachse, die der des Kanals 302, die Bahnen genau ab auf denen sich der Draht danach befinden soil, dann wird der Draht aus der drahtführenden Elektrode 103 nicht immer auf den korrekten Bahnen aufgetragen, weil die Mündung des Kanals in der der Draht umherrotieren kann beim Auftragen breiter ist als der Draht, dann wird so der Draht auf mehr abgerundeten Ecken und kürzer verlaufenden Kurven aufgetragen als die die Hauptachse abfährt.

[00162] FIG. 4: Der Kanal 302 hat einen runden Querschnitt und den Durchmesser d der wenig größer als der Durchmesser q des Drahtes ist, für einen Draht mir rundem kreisförmigen Querschnitt und der wenig größer ist als die breiteste Stelle des Querschnittes eines Drahtes der einen anders geformten

Querschnitt aufweist, zum Beispiel ein plattgedrückter Draht, der vor einem Walzvorgang einen runden Querschnitt aufwies und nachher einen rechteckähnlich geformten Querschnitt hat [00163] Elektrode - Kraft - Rundung - Raum - Schema [00164] Viel Wärme wird von der Schweißstelle durch den Draht weitergeleitet in den, wegen des kleinen Mittellinienradius R und wegen der geringen Distanz D, sich sehr nahe bei der Schweißstelle befindenden Teil des Drahtes der verbogen wird in der Mündung des Kanals der drahtführenden und drahtauftragenden Elektrode 103. Dies kann die Steifigkeit des Drahtes erheblich herabsetzen und so dafür sorgen, dass eine drahtführende Elektrode 103 eingestellt sein kann auf einen sehr kleinen Biegeradius und Mittellinienradius R um den Draht 301 leicht und präzise aufzutragen.

[00165] Fig. 5: Die Kontaktflâche 402 mit der die drahtführende Elektrode 103 auf der oberen Oberflâche der Drahtbahnen der Schicht die erstellt wird aufliegt, befindet sich durchgehend ringförmig um die Mündung des Kanals 302 herum und steht im Druckbetrieb parallel über der Bauplattform 206, damit der Draht in alle Richtungen der Ebene gleichsam aufgetragen werden kann ohne Rotation der Elektrode 103 um sich selbst. Wenn die Elektrode 103 auf der Bauplattform 206 aufliegt, berührt sie diese auf einer ringförmigen Fläche. Die drahtführende Elektrode 103 übt einen Druck auf den umgebogenen Draht auf dem sie aufliegt aus und drückt den Draht 104 gegen die Oberflâche auf der der Draht aufgetragen wird, damit die Schweißverbindungen möglichst direkt auf dem neu umgebogenen Teil vollzogen werden. Die Biegung des Drahtes 104, bei wie in diesem Fall der senkrecht stehenden Elektrode 103 zur Oberflâche der Schicht die erstellt wird mit einem zu dieser senkrecht stehendem Kanal 302 der drahtführenden Elektrode 103, um den Winkel z.B. von 90° erfolgt im Ende des Kanals 302, der im Schlussbereich zur Mündung des Kanals hin breiter durch die Abrundung 401 wird. Diese trichterförmige Abrundung 401 sorgt für genügend Raum im inneren der Elektrode 103 damit der Draht direkt um einen Winkel z.B. von 90° umgebogen werden kann und die Kontaktflâche zum Schweißen 402 der Elektrode 103 auf dem umgebogenen Draht aufliegen kann. Die ringförmige auf dem umgebogenen Teil des Drahtes 301 aufliegende und Druck auf den Draht ausübende Kontaktflâche 402 leitet grundsätzlich den größten Teil des Stromes durch den Draht 301 damit er im Abschnitt unter der Stelle wo die Kontaktoberfläche aufliegt gut verschweißt werden kann und hat zum Beispiel eine Breite b dem Durchmesser des Drahtes 301 entsprechend und einen inneren Durchmesser D der zwischen dem doppelten und dem vierfachen des Durchmessers des runden Drahtes 301 liegt. Die Kontaktflâche 402 gleitet über die Oberfläche der aufgetragenen Drähte und liegt nur mit sehr geringem, minimalem Druck auf dem Draht im allgemeinen Druckvorgang auf, damit sie weniger belastet wird und nicht zu schnell verschleißt. Zudem eignet sich eine Breite b des Rings der ringförmigen aufliegenden Kontaktflâche 402, die vorzugsweise nicht größer ist als die Breite des Drahtes und einen inneren Durchmesser D der vorzugsweise nicht größer ist als das doppelte des Durchmessers des Drahtes, für einen Draht mit rundem Querschnitt damit die Elektrode auf so wenigen daneben liegenden Drahtbahnen wie möglich aufliegt und Strom unnötigerweise auf sie überträgt. Zudem wenn die Breite b zu groß gewählt ist, ist nicht sichergestellt, dass genügend Strom zum Schweißen durch den gerade aus dem Kanal 302 der Elektrode 103 hinausbeförderten Teil des Drahtes geleitet wird.

[00166] Die drahtführende Elektrode 103 kann aber auch Draht auftragen ohne mit der Flâche 402 auf dem Draht aufzuliegen, in dem weniger starke Stromstöße durch den freistehenden Abschnitt des Drahtes zwischen Elektrode 103 und der Oberflâche auf welcher der Draht aufgetragen wird geleitet werden.

[00167] Um stârkere Verbindungen in einem Druckvorgang mit kontinuierlicher Bewegung der drahtführenden Elektrode 103 zu erstellen, sollte die von oben, den Draht 301 durch den Kanal 302 der Elektrode 103 bewegende, auf den Draht 301 wirkende positive Kraft F groß genug sein, damit der Draht auf einer glatten ebenen Metallfläche ohne Verbindungen zu dieser, mit der positiven Kraft S in eine andere, um in diesem Fall einen Winkel von 90° gedrehten Richtung, geschoben werden kann, mit der mit geringem Druck aufliegenden Elektrode, mit derer Kontaktflâche 402 auf dem umgebogenen Drahtabschnitt. Wobei dem Draht nichts im Weg steht. Die kreisförmige äußere Kante der stromübertragenden ringförmigen unteren Kontaktflâche 402 ist durch die Abrundung 404 ausgeführt, damit die Elektrode 103 leichter über Unebenheiten, zum Beispiel kleine teils aus der Schicht herausragende Drahtstücke die nicht sauber aufgetragen wurden, hinübergleiten kann, anstatt zu verhaken oder aufgetragene Strukturen zu beschadigen. Zu diesem Zweck eignet sich auch eine leicht federn wirkende Aufhängung der drahtführenden Elektrode 103 oder der Bauplattform 206.

[00168] Fig. 5 zeigt das Gewinde 502 und den mutterförmigen Abschnitt 501 mit dem die drahtführende Elektrode 103 in den Druckkopf 105 eingeschraubt wird. Eine drahtführende Elektrode 103 kann aber auch anders am Druckkopf befestigt werden, zum Beispiel durch eine Steckverbindung.

[00169] Abtrennen [00170] Fig. 2: Durch die Rollen 110 und 111 kann der Draht ebenfalls rückwärts durch die drahtführende Elektrode befördert werden um zum Beispiel das Abtrennen des Drahtes zu unterstützen. Zum Abtrennen des Drahtes unterhalb der drahtführenden Elektrode 103, kann die Elektrode 103 einen stärkeren Stromimpuls auf das aus der Elektrode 103 herauskommende und direkt umgebogene sich unterhalb der Kontaktoberfläche der Elektrode 103 befindende Drahtstück bei gleichzeitigem Rückwärtsschub des Motors 208 mit der Rolle 110 übertragen werden. Oder der Draht wird mit einem Stromimpuls mit der gleichzeitigen oder kurz darauffolgenden Wegbewegung der Elektrode 103 von der Stelle auf welcher diese aufsetzt auf dem Drahtstück durchtrennt, zum Beispiel durch eine kleine Bewegung der Elektrode 103 nach oben, weg von der Schicht Beim Abtrennen wird dabei das zwischen dem Kanal der Elektrode 103 und dem flach in der Schicht bereits angehefteten Teil des Drahtes durch einen kurzen Stromimpuls soweit erhitzt, dass er durchschmilzt oder sehr heiß wird und durch auf den Draht ausgeübte Zugkräfte zerrissen wird. Dabei sollte dieser Vorgang so eingestellt sein, damit kein oder möglichst wenig Funken oder Lichtblitze entstehen, da sonst Verunreinigungen durch Oxydation oder Lufteinschlüsse am Draht entstehen können. Wegen der möglichen auftretenden Funken, Lichtblitze oder Metallspritzer, sollte der Bauraum von der Umgebung abgeschlossen sein, jedoch muss er für die Verwendung von Metallen die sich nicht an der Luft beim Druckvorgang entzünden und keine Schadstoffe freisetzen nicht luftdicht abgeschlossen sein. Durch eine Tür erlangt man dann Zugang zum Innenraum des Druckers. Am Gehäuse 117 können Fenster montiert sein durch die man den Druckvorgang beobachten kann.

[00171] Objekte mit freistehenden Abschnitten können erstellt werden in dem Stützmaterial unter ihnen Schicht für Schicht aufgetragen wird. Das Stützmaterial liegt an den unteren Flächen eines Objektes an und besteht aus metallenem Draht der mit der primâren Elektrode aufgetragen wurde und zudem mit den sekundâren Elektroden nachbearbeitet worden sein kann. So kann auf dem den Strom leitenden Stützmaterial Draht der zum Objekt, das erstellt werden soil, gehort angeheftet werden. Die ersten Schichten der freistehenden Teile eines zu erstellenden Gegenstandes, die auf Schichten aus Stützmaterial aufgetragen werden, werden weniger intensiven Schweißoperationen unterzogen, die aber je weiter sie sich von den Schichten aus Stützmaterial befinden desto starker werden die Schweißoperationen ausgeführt, damit sich das Stützmaterial leicht durch anschließendes Abreißen entfernen lässt. Das Stützmaterial besteht üblicherweise aus dem gleichen Draht wie das Objekt das erstellt wird. Es kann aber auch im Druckvorgang mit einer anderen Variante des 3D-Druckers aus Fig. 1 aus einem anderen Material sein, das mit einer zweiten am Druckkopf 105 angebrachten primâren drahtauftragenden Elektrode aufgetragen wird. Zum Beispiel kann das Stützmaterial aus Aluminiumdraht für einen Gegenstand aus Stahl sein oder umgekehrt, damit die Drahtbahnen der ersten Schicht auf dem Stützmaterial durch die sekundâren Elektroden miteinander verschmolzen werden können, ohne dass das Stützmaterial eine zu starke Verbindung eingeht. Das Stützmaterial kann dann zudem aus zwei unterschiedlichen Drâhten sein. Mit einem 3D-Drucker aus Fig. 1 mit zwei drahtauftragenden Elektroden können ebenfalls Komposite erstellt werden durch die Abwechslung des Materials der nebeneinanderliegenden Drahtbahnen einer Schicht. Das Stützmaterial aus Metall ist auch zum Stromleiten nötig.

[00172] Der Einsatz unterschiedlicher Elektroden ist gemeinhin abhängig von der Geometrie und des Werkstoffes des Drahtes, sowie dem Druckvorgang mit dem zu erreichenden Endergebnis.

[00173] Der Kanal einer drahtführenden und -auftragenden Elektrode muss im Prinzip groß genug sein, damit der Draht sich innerhalb des Kanals einmal um die eigene Achse drehen kann, damit der Draht beim Auftragen in einer Ebene in alle Richtungen ohne Durchtrennung des Drahtes ausgelegt werden kann. Außerdem sollte der Kanal der Elektrode nicht so breit sein, dass der Draht durch die

Schubförderung eine spiralähnliche Form im Kanal bildet oder geknickt wird und so den Druckvorgang blockieren könnte.

[00174] Die drahtführende Elektrode 103 kann in einer federnden Aufhängung angebracht sein und/oder die Bauplattform 101 kann federnd gelagert sein, damit der Druck mit dem die drahtführende Elektrode 103 aufliegt beim Auftragen des Drahtes, durch die Positionierung der Elektrode 103 zur Bauplattform 101, leicht kontrolliert werden kann, sodass der Druck bei geringen Positionsabweichungen nicht zu groß und die drahtauftragende Elektrode nicht beschadigt wird.

[00175] Sich abnutzende drahtführende Elektrode [00176] Fig. 6 zeigt die drahtführende Elektrode 601 beim Auftragen von Draht 606 auf einem Metallstück 607 mit einer Sektion im Bereich der Mündung des Kanals 605. Sie besitzt einen mutterförmigen Teilbereich 602 mit dem sie in den Druckkopf 105 eingeschraubt werden kann. Unterhalb dieses Teilbereichs geht sie in das Zwischenteil 603 über welches sich in dem Endbereich 604 der Elektrode 601 verjüngt. Der Kanal 605 der vorzugsweise mitten durch die Elektrode 601 verläuft ist breiter als der Draht 606, der durch diesen Kanal geführt wird. Der Kanal 605 bietet genügend Raum für die Verbiegung des Drahtes 606 im untersten Teil, direkt oberhalb der Mündung, des Kanals 605. Dadurch kann die Elektrode 601 direkt auf dem umgebogenen Teil des Drahtes aufliegen der flach auf der Schicht liegt auf der er aufgetragen wird. Der untere Teil 604 der Elektrode 601 ist ein Bereich der dafür vorhergesehen ist beim Druckvorgang abgenutzt zu werden. Deswegen besitzt der Bereich 604 wenn die Elektrode 601 neuwertig ist, eine gewisse Höhe T in der der Querschnitt der Elektrode unverändert bleibt, so kann durch die beim Drahtanschweißen sich abnutzende untere ringförmige Kontaktoberfläche 608 mit der die Elektrode 601 auf dem Draht aufliegt sich beim Druckvorgang abbauen, ohne dass die Funktion und die Wirkung der Elektrode beeinträchtigt wird. Durch das Auftragen von Draht in allen verschiedenen Richtungen in einer Ebene, wird die Kontaktoberfläche der Elektrode 601 einheitlich abgenutzt. Der untere Teil der Elektrode kann auch automatisch vom Drucker nachgeschliffen werden in dem die Elektrode 601 auf der Kontaktoberfläche auf der Schleiffläche 114 hin und her bewegt wird. Denkbar ist auch ein Drucker bei dem die Elektrode einen Fraser oder Schleifstein anfährt um derart aufgearbeitet zu werden, dass die Qualität der Schweißverbindungen nicht nachlässt. Diese primäre Elektrode 601 ist besonders geeignet um Drähte aufzutragen die direkt fest miteinander verbunden sein sollen, zum Beispiel für das Drucken ohne die Verwendung sekundärer Elektroden. Zudem eignet sie sich um Drähte mit Rechteck ähnlichem Querschnitt aufzutragen, die stärkeren Strom oder stärkere, länger andauernde Stromimpulse benötigen um eine Verbindung herzustellen, weil dabei die drahtführende Elektrode 601 viel mehr beansprucht wird und die untere Kontaktflâche schnell verschleißt. Die Elektrode 601 kann viel starker belastet werden. Durch den vom Draht 606 auf die Elektrode 601 im untersten Bereich des Kanals 605 ausgeübten Druck erhält der unterste Rand des Kanals 605 die Abrundung 609 die beim Aufdrucken des Drahtes 606 entsteht.

[00177] Doppelte Elektrode [00178] In Fig. 7 zu sehen ist eine Sektion einer drahtführenden Elektrode 703 die aus zwei voneinander elektrisch isolierten Elektroden besteht, eine weitere Variante der drahtführenden Elektrode 103. Durch die innere rohrförmige Elektrode 702 wird der Draht 701 geleitet. Zwischen der oberen, inneren Elektrode 702und der drahtauftragenden Elektrode 703 befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht 704, die hitzebeständig ist, zum Beispiel aus einem keramischen Werkstoff oder aus einem hitzebeständigem Kunststoff wie Teflon. Die Elektrode 703 endet oberhalb der unteren Kontaktoberfläche der Elektrode 703 mit der die Schweißverbindungen hergestellt werden. Die innere Elektrode 702 dient dazu den Draht vorzuheizen, in dem sie Strom durch den Draht in der Elektrode 705 leitet. Der elektrische Gegenpol der Elektrode 703 kann entweder die untere Drahtschicht 706, die Bauplattform auf der der Draht 701 aufgetragen wird oder die untere Elektrode 705 sein. Durch das Vorheizen oder das Vorglühen des Drahtes 701, wird dieser duktiler, verliert an Steifigkeit und lässt sich leichter verbiegen, dazu steigt der elektrische Widerstand vom metallenen Draht mit steigender Temperatur, was wiederum den Vorgang des Anschweißens mit der Kontaktelektrode 705 unterstützt. Außerdem kann die gesamte Elektrode 703 so ausgeführt sein um festere Verbindungen im kontinuierlichen Druckvorgang ohne Schubförderung des Drahtes durch die Elektrode 703 hindurch und mit der Auslegung des Drahtes 701 aus der Elektrode 703 durch das Hindurchziehen des Drahtes herstellen zu können, in dem die Elektrode 703 den Draht 701 nur mit schwächeren Stromimpulsen anheftet und die Elektrode 705 dann die stärkeren

Schweißverbindungen durchführen kann ohne dass dabei der Draht durchtrennt wird, weil zwischen dem Teil des Drahtes an dem die Schweißverbindung erstellt wird und der drahtauftragenden Elektrode 703, ein Teilstück Draht vorhanden ist was an der Schicht 706 angeheftet ist und dieses die Zugkräfte an die Schicht 706 weiterleiten kann, ohne dass dabei der aus der Elektrode 702 kommende Draht 701 durchtrennt wird. Die Elektrode 705 besitzt in dieser Ausführung einen unteren Teilabschnitt welcher sich abnutzen kann, ohne dass die Konturform der Kontaktoberfläche sich verandert, das heißt der Querschnitt des untersten Teilabschnittes ist unverändert über eine gewisse Höhe hin. Diese Form eignet sich besonders für dickere Drähte (0,4-1 mm) die sich durch die Herabsetzung der Steifigkeit durch die höhere Temperatur mit geringerer Kraft auf kleineren Biegeradien umbiegen lassen. Die Elektrode 703 hat nach Montage am Druckkopf des Druckers elektrischen Kontakt mit einem extra Stromkabel, das dünner ist als das Kabel 106, durch das von der Schweißstromversorgung kommend und von der Steuerung angesteuert Strom geleitet wird.

[00179] Nicht unten aufsetzende Elektrode [00180] Fig. 8 zeigt eine drahtführende Elektrode 801 die nicht mit der untersten Fläche auf der Oberflâche der Schicht, die während des Druckvorgangs erstellt wird, aufliegt. Der Kanal im inneren der Elektrode 801 durch den der Draht 802 geleitet wird, muss nur so breit geformt sein, dass sich der Draht leicht hindurchführen lässt. Der Draht wird unterhalb der untersten Oberflâche der Elektrode 801 umgebogen damit er flach in die Ebene der zu erstellenden Schicht gelegt werden kann. Durch Stromimpulse die durch den Draht geleitet werden wird der Draht auf der unteren Struktur 803 auf die dieser gedrückt wird und aufliegt angeheftet. Diese Stromimpulse erhitzen den Draht 802 in dem freistehenden Abschnitt zwischen dem Ende des Kanals der Elektrode 801 und der Oberflâche der Struktur 803 auf der der Draht 802 aufgetragen wird und machen ihn sehr duktil, sodass er leicht in Form gebracht werden kann. Der Druckvorgang mit der Elektrode 801 die nicht auf der Schicht die erstellt wird aufliegt, ist sehr schonend für die drahtauftragende Elektrode 801. Geeignet für dickere Drâhte und für mit Lotmaterial ummantele Drähte bei denen der innere Hauptdraht nicht schmilzt und beim Druckvorgang für die genaue Formgebung der zu erstellenden Struktur dient, während das Lotmaterial um den Draht 802 herum, durch die durch den Strom entstehende Warme im Teilabschnitt des Drahtes zwischen Elektrode und Oberfläche auf welcher der Draht 802 aufgetragen wird, schmilzt und an der kleinen Kontaktstelle zu der darunter oder daneben schon zuvor aufgetragenen Drahtbahn mit dem dort vorhandenen Lotmaterial verschmelzen kann und so Fugen zwischen den Drahtbahnen füllt, wenn die Strukturen auf denen der Draht aufgetragen wird dünn genug sind damit sie heiß genug werden. Drâhte können mit Hartlot ummantelt sein um luft- und wasserdichte Flächen, sowie stärkere Verbindungen zwischen den Drahtbahnen leichter zu erstellen nur unter Verwendung der drahtführenden Elektrode und unter Vermeidung von größerer Abnutzung dieser Elektrode. Beim Aufschmelzen des Lotes um den Draht herum, bleibt ein großer Teil des Lotmaterials stets am Draht haften, sodass es mit dem Draht aufgetragen wird. Ein Vorteil des Vorgangs des Drahtauftragens mit dieser nicht aufliegenden Elektrode 801 ist der, dass sichergestellt ist, dass der Strom integral durch den, den Kanal der Elektrode 801 verlassende Teil des Drahtes 802 übertragen wird und damit auch die Schweißverbindungen nur an diesem vollzogen werden. Es erlaubt das Auftragen von Draht mit kaum oder ohne Verschleiß der drahtführenden Elektrode.

[00181] Nachteil gegenüber den anderen drahtführenden und auftragenden Elektroden ist der, dass beim Abtrennen des Drahtes ein kleines Drahtstück aus der Schicht hervorstehen kann, was den späteren Druckvorgang storen kann. Zudem kann es Problème beim Abtrennen geben, sowie mehr Oxydation am Draht und weniger Druck auf dem unteren aufliegenden Teil des Drahtes, was wiederum z.B. beim Anfangen des Auftragens eines neuen Drahtabschnittes zu Ablösen der Spitze des Drahtes, durch eine durch die unterschiedlich schnelle seitenabhängige Abkühlung und somit durch Zusammenziehung des Drahtes hervorgerufene Kräuselung des Drahtes führen kann.

[00182] Keramik-Elektrode [00183] In Fig. 9 dargestellt ist die Elektrode 902, die den Draht 901 auf einem metallenen Teil 904 aufträgt. Die Elektrode 902 unterscheidet sich im Wesentlichen von der Elektrode 103 aus Fig. 5 und Fig. 3 dadurch, dass der untere Teil, die Spitze mit der sie auf der Höhe der oberen Oberfläche der aufzutragenden Schicht aufliegt, aus einem nicht elektrisch leitenden, harten und nichtleitenden Material 903, bevorzugt einer Keramik, hergestellt ist. Sie eignet sich grundsätzlich für dickere Drähte je nach Material.

[00184] Zusätzlich kann ein Kontakt aus Blech, oder Bürsten, zum Beispiel kleine Drähte aus Kupfer, im inneren des Kanals der Elektrode 902 angebracht sein und gegen den Draht 901 drücken, besonders am Ende des Kanals, damit sichergestellt ist, dass der Strom über eine größere, besser definierte Fläche an den Draht 901 übertragen wird und somit für konstantere Bedingungen und Schweißungen sorgen kann. Da generell zwischen dem Kanal der drahtführenden Elektrode 902 und dem Draht 901 eine Toleranz vorliegen muss, damit sich der Draht dadurch bewegen lässt, sorgt dies im Allgemeinen dafür, dass der Draht 901 auf einer sehr kleinen, sich wâhrend des Druckvorgangs abwechselnden Fläche elektrischen Kontakt zur Elektrode 902 hat. Dies kann dazu führen, dass auch die Schweißungen wegen des, durch die abwechselnde Lange des Drahtteils durch den der Strom fließt, und des so variablen Widerstandes des Drahtteils weniger konstant sind.

[00185] Die Elektrode 902 stellt sicher, dass der Strom ganz durch den Draht übertragen wird und damit auch die Schweißungen nur an diesem Draht 901 vollzogen werden.

[00186] Die Elektrode 902 nimmt den vom Draht 901 ausgeübten seitlichen Druck am Ende des Kanals auf und kann beim Abtrennen restlich hervorstehende Drahtstücke beim Hinübergleiten flach gegen die untere Schicht legen.

[00187] Die Keramikspitze 903 kann mit einer Pressverbindung an der Elektrode 902 angebracht, angeklebt oder angeschraubt sein.

[00188] Schleifflâche [00189] Fig. 1: Am Druckergehäuse 117 ist eine Leiste 116 angebracht auf dem eine Abschleiffläche 114 parallel zur Bauplattform mittels einer Klemme 115 angebracht ist. Die Abschleiffläche 114 kann zum Beispiel ein Stück Schleifpapier sein, das leicht ausgewechselt werden kann oder auch ein Schleifstein oder eine Feile sein. Die Unterfläche der sekundâren Elektroden nutzt sich beim Druckvorgang ab. Deswegen kann sie nach einem gewissen Grad der Abnutzung vorteilhaft auf der Schleifflâche 114 abgeschliffen werden, damit die unterste Kontaktoberfläche wieder geeignet ist um Schweißungen durchzuführen. Mehrere angebrachte Schleifflächen unterschiedlicher Rauheit sind auch möglich. Am Druckkopf 105 kann eine Bürste montiert sein die von der Elektrode abgetragene Partikel auf der Schleiffläche 114 wegfegt, oder ein Lüfter der dies mit einem Luftstrahl erledigt. Eine von einem Motor angetriebene, sich bewegende Schleiffläche auf die die Elektroden angefahren werden können, zum Beispiel eine rotierende Schleiffläche, ist ebenfalls realisierbar um die Elektrodenoberfläche zu bearbeiten.

[00190] Sekundärer Elektrodenblock [00191] Der Block 130 beinhaltet die sekundâren Elektroden. Er ist am beweglichen Druckkopf 105 in Fig. 1 angebracht und ist ausführlicher in Fig. 10 dargestellt. Die sekundâren Elektroden 132, 133 und 109 sind linear beweglich im Block 130 eingebaut. Als Material für den Elektrodenblock 130 eignet sich ein guterstrom- und wärmeleitender Werkstoff wie Kupfer oder Aluminium, lm inneren des Blocks 130 ist z.B. eine Nockenwelle 1003 eingebracht die durch einen Schrittmotor 1001 angetrieben wird welcher mit dem Block 130 durch ein isolierendes Verbindungsstück 1010 verbunden ist. Wenn sich die Nockenwelle 1003 dreht, dann bewegen sich je nach Stellung der Welle die sekundâren Elektroden 132, 133 und 109 auf und ab. Die Nocken der Nockenwelle 1003 sind hier um einen Winkel von 120° um die Achse der Welle herum versetzt angebracht. So lassen sich mit nur einem Schrittmotor mehrere sekundäre, hier drei, Elektroden individuel! ansteuern, damit sie einzeln aufsetzen und einen Widerstandsschweißvorgang vollziehen können. Der Strom für das Schweißen mit den sekundâren Elektroden wird von der Schweißstromversorgung über das Stromkabel 106 aus Fig. 1 über ein Verbindungsteil 123 an den Metallblock 130 und über Kontakt in die sekundâren Elektroden geleitet. Der elektrische Gegenpol zu den sekundâren Elektroden ist die Bauplattform 101, von der der Strom durch das Stromkabel 107 wieder in die Schweißstromversorgung führt, wo sich dann der Stromkreis für das Schweißen schließt. In dieser Implementierung sind drei sekundäre Elektroden verbaut um schneller Drucken zu können und um eine langere Laufzeit des Druckers zu erreichen ohne die sekundâren Elektroden zu erneuern. An den sekundâren Elektroden 132, 133 und 109 sind Druckfedern 1005 mit einem Arretierungsring 1004 angebracht. Die Druckfedern 1005 drücken die Elektroden in den Block 130 und gegen die Oberflâche der Nocken der

Nockenwelle 1003. Mit der Nocke 1002 der Nockenwelle 1003 lässt sich beispielsweise die Elektrode 132 tiefer bewegen als die anderen Elektroden damit sie einzeln durch Hinübergleiten auf der Schleiffläche 114 geschliffen werden kann und einzeln auf einer Schicht aus mit einer primären Elektrode 103 aufgetragenen Drahtbahnen aufsetzen kann um sie aufzuschmelzen und zu verschweißen. Der Schrittmotor 1001 könnte die Nockenwelle über ein Getriebe zum Beispiel über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe antreiben um die Kraft der Nocken auf die Elektroden zu verstärken. Am Druckkopf 105 kann ein Drucksensor angebracht sein um die Kraft zu messen mit der die Elektroden aufsetzen um als Größe beim Druckvorgang berücksichtigt zu werden. Dazu kann die Maschine durch den elektrischen Kontakt der sekundären Elektroden mit einer Schicht eines Gegenstandes oder der Bauplattform, bestimmen ob die Elektrode aufsetzt. Dies gilt ebenfalls für die primäre Elektrode 103. Durch die rechteckige Form der Elektroden, können sie mehrmals auf einer Schicht aufsetzen und alle Bereiche abdecken ohne dass sie mehrmals auf einer gleichen Stelle aufsetzen müssen. Die sekundären Elektroden heizen sich stark bei den Schweißvorgängen auf und müssen deswegen gekühlt werden. Deshalb ist vorzugsweise am Block 130 ein großer Kühler 1008 mit Kühlrippen angebracht der über Lüfter 1009 gekühlt wird.

[00192] Kleinere Elektrodenkontaktflächen sind geeignet für dünne Stellen an denen nicht zu viel Wärme entstehen soil oder die mit der primären Elektrode bereits aufgetragenen Drahtbahnen dicht beieinanderliegen. Die größeren sind gedacht um Stellen zu verschweißen an denen wenig Material aufgetragen wurde, zum Beispiel der innere Raum der Objekte die mit wenig Füllung gedruckt werden, das heißt eine Auffüllung des Innenraums der Gegenstände mit einer gitterähnlichen Struktur mit viel Hohlraum.

[00193] Weitere Typen von sekundären Elektroden [00194] Fig. 12 zeigt eine sekundäre Elektrode 1201 die einen unteren Teil hat, in dem der Querschnitt überall gleich der unteren Kontaktfläche ist, der beim Abschleifen auf der Schleiffläche aus dem Grundteil der Elektrode herausgearbeitet wird der einen viel größeren Querschnitt aufweist und über dem Bereich mit dem gleichen Querschnitt als die Kontaktoberfläche liegt. Dadurch kann die Elektrode 1201 einen höheren sich abnutzenden Teil haben mit dem die Schweißverbindungen hergestellt werden können, ohne dass die Elektrode sich bei den Schweißvorgängen zu sehr aufheizt. Durch den größeren Querschnitt wird die Warme besser abgeleitet, ebenso ist der elektrische Widerstand kleiner, weswegen weniger Warme in der Elektrode durch den Stromfluss entsteht. Fig. 11 zeigt eine sekundâre Elektrode 1101 mit austauschbarer unteren Spitze 1102 aus dem Kontaktmaterial. Die wechselbare Spitze 1102 ist pyramidenförmig ausgeführt damit sie weniger Wärmeentwicklung aufweist. lm Prinzip, benötigt sie unterschiedliche Schleifflächen, die parallel zu jeweiligen Flächen der Elektrodenspitze 1102 stehen an denen sie nachgeschliffen werden können.

[00195] Sekundâre Elektrode - Spitze [00196] Fig. 13 zeigt eine Elektrode 1301 mit unterem Teil, der Spitze der Elektrode, dem Kontaktmaterial 1302 aus einem anderen Metall als der Grundteil. Die Anpassung des Kontaktmaterials 1302 an den Werkstoff, das Metall oder die Legierung aus dem der Draht gefertigt ist, erlaubt bessere Schweißvorgänge und kann für ein geringeres Anhaften der Elektrode 1301 an dem Drahtmaterial beim Schweißen sorgen. Zum Beispiel eine Spitze aus Wolfram oder Edelstahl, für die Schweißungen von Draht aus Aluminium. Manche Edelstahlsorten eignen sich besonders für Aluminium, weil sie sich durch die hohe Resistivität durch den starken Stromfluss beim Widerstandsschweißen stark erhitzen und dabei die entstehende Hitze weiter in das Aluminium leiten, was es erheblich leichter und schneller aufschmelzen lässt. Dazu kommt das geringe Anhaften am Aluminium beim Widerstandsschweißvorgang, wobei es natürlich auch auf die Zusammensetzung des Edelstahls ankommt. Zudem wird die Hitze die im Draht entsteht bei einem Schweißvorgang viel weniger schnell weiter in das Elektrodenmaterial abgeleitet, weil die Spitze, zum Beispiel aus Edelstahl, geringere thermische Leitfähigkeit besitzt als das Hauptmaterial der Elektrode 1301, für das sich Kupfer besonders eignet. Die Spitze 1302 kann auch aus mehreren Materialien bestehen, zum Beispiel der unterste Teil, mit dem Kontaktmaterial aus Wolfram, und zwischen dem Hauptmaterial und dem Wolfram eine Schicht aus Edelstahl, mit besonders hohem elektrischen Widerstand, die sich beim Schweißen stark erhitzt und die Warme auf das Wolfram überträgt, das zwar sehr heiß wird, aber noch mehr Harte aufweist, als der sich darüber befindende Edelstahl bei der sich einstellenden Temperatur aufweisen würde. Die Spitze 1302 kann auch auf den Schleifflächen abgeschliffen werden, lm

Hauptmaterial der Elektrode 1301, oberhalb der Spitze 1302 sind Löcher eingearbeitet durch die Luft zirkulieren kann und um die Oberflâche zu erhöhen, damit das Hauptmaterial der Elektrode 1301 besser gekühlt wird und die thermische Leitfähigkeit zwischen der heißen Spitze 1302 und dem Hauptmaterial geringer ist, damit der Elektrodenblock weniger Wärme erhält. Der Übergang zwischen der Spitze 1302 und dem Hauptmaterial der Elektrode 1301 ist auf einer kleinen Fläche realisiert, damit der Wärmefluss zwischen beiden Materialien geringer ausfällt.

[00197] Sekundäre Elektroden - Druckvorgang [00198] Das Prinzip des Schweißvorgangs mit den sekundâren Elektroden des Druckers aus Fig. 1 ist in Fig. 14 dargestellt. Nachdem eine neue Schicht, nach dem Druckvorgang mit der drahtführenden Elektrode 103 auf dem metallenen Teil 1404, mit nur schwach an der unteren aufliegenden Fläche verbundenen Drahtbahnen belegt ist, setzen die sekundâren Elektroden einzeln auf der Oberflâche dieser Schicht aus Drahtbahnen, in der die Drahtbahn 1403 liegt, auf, üben einen Druck auf diese aus und leiten je nach Stelle und Einstellungen einen starken Strom während einer bestimmten Zeit durch die Drahtbahnen hindurch. Dabei erhitzen diese sich so stark, weil sie einen Abschnitt im Stromkreis darstellen mit verhältnismäßig sehr hohem elektrischem Widerstand, sodass sie aufschmelzen, zerfließen und miteinander und mit dem umliegenden aufgetragenen Material verschmelzen können. Dafür eignet sich besonders als Eingangsmaterial ein Draht 104 mit rundem Querschnitt der beim Auftragen mit einer drahtführenden Elektrode 103 nur durch kleine Punktverbindungen an der Oberflâche auf welcher er dabei mit sich nicht veränderndem Querschnitt aufgetragen wird angeheftet wird. Dadurch weisen die so aufgetragenen Drahtbahnen im Vergleich zum Rest des Stromkreises einen hohen elektrischen Widerstand in Stromflussrichtung senkrecht zur Ebene in der die Drahtbahnen liegen auf. So lässt sich gezielt die neu aufgetragene Schicht an der Stelle erhitzen, auf welcher in diesem Fall die sekundäre Elektrode 132 aufliegt. Ein Draht mit rechteckigem oder rechteckähnlichem Querschnitt eignet sich jedoch auch für den Druckvorgang mit primärer und später mit sekundâren Elektroden, die den Draht verschmelzen lassen. Der Strom zum Schweißen kann Wechselstrom oder Gleichstrom sein. Die Struktur der mit der primâren Elektrode 103 aufgetragenen Drahtbahnen verandert sich beim Aufschmelzen mit den sekundären Elektroden. Das Ziel ist das Schaffen eines Gegenstandes mit richtungsunabhängigen, isotropen Materialeigenschaften um stabile Gegenstände herzustellen. Die sekundäre Elektrode 132 besitzt eine flache Fläche 1402 die wenn sie im Block untergebracht ist parallel an einer flachen Fläche im Block 130 anliegt, sodass sie im Block 130 nicht verdreht wird. Der obéré Teil 1401 kann schmaler sein, weil er keine Warme und keinen Strom transportieren muss und um ihn herum kann außerdem eine Feder 1005 montiert wird.

[00199] Es können auch mehrere Schichten auf einmal nacheinander und übereinander mit der primären Elektrode 103 aufgetragen werden, zum Beispiel zwei oder drei, danach können die sekundären Elektroden auf der obersten Schicht aufsetzen und die mehreren nur mit der primären Elektrode 103 aufgetragenen Schichten miteinander und der Fläche auf welcher sie aufliegen verschweißen. Durch die mehreren übereinander gestapelten Schichten aus im Querschnitt unveränderten und nur sehr leicht angeschweißten Drähten, ist der elektrische Widerstand der zu verschweißenden Stelle höher, was den Widerstandsschweißvorgang begünstigt. Dazu werden die Schichten so weniger oft aufgeheizt, was zu weniger Oxydation, zu weniger Abnutzung der sekundären Elektroden und zu weniger Stromverbrauch führt. Ebenso kann dies schneller gehen.

[00200] Dabei kann die Elektrode 132 mit der Kontaktoberfläche der Spitze 1007 die für den Widerstandsschweißvorgang bestimmt ist auf mehreren Drahtbahnen, wie der Drahtbahn 1403, gleichzeitig aufsetzen. Der Querschnitt einer aufgetragenen und angehefteten Bahn aus Draht 1403, zu sehen in Fig. 15, kann sich gänzlich beim Schweißvorgang mit der sekundären Elektrode 132 verändern, wenn die Drâhte kompleit dabei zerfließen und beim Abkühlen zu einem isotroperen, homogenen Teil des Gegenstandes 1404 werden. Durch die so erreichten festeren Verbindungen zwischen den Schichten, haben die so fertig gedruckten Gegenstände eine große, der dem Metall entsprechenden Zugfestigkeit in Richtung senkrecht zu den Schichten. Dabei lassen sich die Hohlräume und Lücken zwischen den aufliegenden Bahnen aus Draht bei der Verschmelzung der nebeneinanderliegenden Drähte schließen, wenn die Drâhte dicht genug aneinander liegen. Durch das Aufschmelzen und das Plattdrücken der

Drähte mit der Breite h des Querschnitts, kann die Endhöhe der Schichtdicke H eingestellt werden, anders als die Schichtdicke einer Schicht die aus Bahnen aus Draht bestehen welche nur angeheftet und im Querschnitt unverändert sind. Dies ermöglicht es geringere Schichtdicken als die Dicke der Drähte zu erreichen. Ebenfalls können verschiedene Schichtdicken unter Verwendung des gleichen Drahtes erstellt werden, sowie innerhalb des Druckes eines Gegenstandes. Dunne Schichten sind möglich, zum Beispiel mit einem runden Draht von 0,2 mm Durchmesser der auf eine Höhe von 0,1 mm oder 0,05 mm platt geschmolzen wird. In Fig. 15 ist die Höhe A des unteren zum Schweißen gedachten Teils der sekundâren Elektrode 132 dargestellt. Dieser Teil ist über die Höhe A im Querschnitt gleich und sorgt damit nach der Abtragung der untersten Kontaktschicht für ein konstantes Schweißergebnis, bis dass die Höhe A ganz abgetragen wird.

[00201] Die mit den sekundâren Elektroden erstellte flache Oberfläche ermöglicht es, dass darauf leicht die Drahtbahnen der darauffolgenden Schicht aufgetragen werden können.

[00202] Zudem kommt es beim Drucken von Objekten die nur aus im Querschnitt unveränderten runden Drähten bestehen unter Verwendung einer drahtführenden und drahtauftragenden Elektrode 103, in einer Ebene zu vielen Lücken, zum Beispiel zwischen parallel aneinander liegenden Drahtbahnen. Werden beim Auftragen neuer Drahtbahnen auf diese Lücken unterer Schichten die Drahtbahnen fest entgegen die Oberfläche der darunterliegenden Schicht runtergedrückt, dann ergibt dies für die neue Schicht, gemessen von den am obersten liegenden Flächen der sich darunter befindenden Schicht aus runden Drahtbahnen, in der die jeweiligen neu auf den Lücken aufgetragenen Drahtbahnen sind, eine niedrigere Schichtdicke als die Dicke des Drahtes an den Stellen über den Lücken der unteren Schicht. Diese Unterschiede der Höhe in den Schichten zur Oberfläche der Bauplattform 101, können sich über die Schichten hin summieren, bis dass ein Weiterdrucken nicht mehr möglich ist und der Druck ein Fehlschlag wird. Es ist wichtig um die Drähte einfach auftragen zu können, dass die Fläche der unteren Schicht, auf der ein runder Draht querschnittsunverändert aufgetragen wird, flach ist. Das Erstellen einer ebenen Oberfläche wird durch die Schweißvorgänge der sekundâren Elektroden erreicht.

[00203] Um Bereiche herzustellen die eine genaue Hôhe haben müssen mit Einhalten einer Toleranz. Wenn der Draht nach dem Auftragen mit der primâren Elektrode mit den sekundâren Elektroden aufgeschmolzen und plattgedrückt wird, kann die Schichthöhe für jede Schicht variiert werden, anders als beim schichtweisen Auftragen von Drähten die im Querschnitt unverändert bleiben, bei denen die Höhe der Abschnitte immer eine Vielzahl der konstanten Höhe einer Schicht ist. So können mit einer durchschnittlich viel größer eingestellten Schichtdicke schneller Bereiche eines zu druckenden Gegenstandes erstellt werden die eine bestimmte Toleranz der Höhe einhalten müssen.

[00204] Beim Drucken des Innenraums der Objekte, können die mit der primâren drahtführenden Elektrode 103 aufgetragenen Drahtbahnen sich in einer Schicht überschneiden oder stellenweise doppelt aufgetragen werden, zum Beispiel um schnell eine innere Gitterstruktur aus einem ununterbrochenen Drahtabschnitt zu erschaffen. Nach dem primâren Druckvorgang einer Schicht mit einer primâren Elektrode, drücken und schmelzen die sekundâren Elektroden die aufgetragenen Drahtbahnen zu einer einheitlich flachen Oberflâche zusammen. Dabei werden die Stellen wo sich Drahtbahnen überschneiden und aneinander anliegen zu festen verschmolzenen Knotenpunkten. Die nebeneinanderliegenden Drahtbahnen werden durch das Miteinanderverschmelzen stark miteinander verbunden. Es ist deshalb meistens nicht so wichtig wie präzise die Drahtbahnen nebeneinander aufgetragen werden, da so jeder Raum im Inneren ausgefüllt werden kann.

[00205] Für eine definierte Schichtdicke, kann das Volumen an Drahtmaterial schneller von der drahtführenden Elektrode 103 unter Verwendung eines dickeren runden Drahtes aufgetragen werden der danach aufgeschmolzen und plattgedrückt wird, als mit einem dünneren runden Draht der den Durchmesser der Dicke der Schicht besitzt.

[00206] Die Elektroden könnten auch wassergekühlt sein und durch Kanäle im Inneren verfügen durch die gekühltes Wasser zirkuliert wird. Das Stützmaterial aufgetragen mit der drahtführenden Elektrode 103 kann auch mit den sekundâren Elektroden nachbearbeitet werden.

[00207] Die Maschine kann automatisch bei Überhitzung Pausen einlegt. Ein bewegter Luftaustausch zwischen Innenraum und Umgebungsluft sorgt für Kühlung.

[00208] Die Teile sind nach dem Drucken sofort fertig.

[00209] Abschleifen [00210] Auf der Kontaktoberfläche zum Schweißen kann sich eine Oxydschicht bilden, die den Strom sehr schlecht leitet Die Oberfläche kann durch die Schweißungen rauer, unsauberer werden und sich abbauen, was zu immer schlechteren Bedingungen für die Qualität der Schweißungen führt. Darum und damit sie nach Verunreinigung der Kontaktfläche durch das Schweißen nicht angeheftet bleibt, kann die Kontaktfläche zum Schweißen der sekundären Elektroden automatisch abgeschliffen werden. Ein Drucker gleich dem in Fig. 1 mit einem erweiterten Mechanismus zum Versetzen der sekundären Elektroden in Vibration und/oder Rotation ist denkbar damit die Elektroden beim Schweißen nicht anhaften bleiben. Durch das Abschleifen wird die Kontaktfläche geglättet und bleibt flach und eben.

[00211] Durch den sich abnutzenden Bereich mit der unteren Kontaktfläche mit der die sekundären Elektroden den Strom übertragen um die Schweißungen durchzuführen und das Abschleifen der Kontaktfläche wird die Lebensdauer der Elektroden erheblich verlängert. Zum Beispiel, wenn die untere Kontaktfläche sich für durchschnittlich 1000 Schweißungen eignet, die Höhe des unteren zum Abnutzen vorhergesehenen Bereich 15 mm beträgt und die Elektrode 25-mal pro Millimeter abgetragen werden kann um immer wieder zum Schweißen geeignet zu sein, dann genügt die Elektrode für 375000 Schweißungen bevor sie ausgetauscht werden muss. Die Abnutzung der Elektrode kann nach Anzahl der Schweißungen, mit Berücksichtigung der Menge von Draht unter der Elektrode bei den Schweißungen, dem Stromfluss durch sie hindurch, die Temperatur der Elektrode oder der Zeitinterwall zwischen den Schweißungen, sowie dem Druck mit dem sie aufliegt beim Schweißen vorhergesehen werden. Um als Beispiel einen Würfel aus Edelstahl mit einer Kantenlange von 100 mm, mit einer Elektrode mit quadratischer Kontaktfläche zum Schweißen mit 5 mm Breite und mit einer Schichthöhe von 0,2 mm, die durch das Plattdrücken und Schmelzen eines runden Drahtes von 0,4 mm erstellt wird zu drucken, braucht es wenigstens 100*10*10*5*4 = 200000 einzelne Schweißungen.

[00212] Muster [00213] In Fig. 16 ist eine Struktur 1601 zu erkennen die aus runden Drähten hergestellt ist die nicht beim und nach dem schichtweisen Auftragen im Querschnitt verandert wurden. Deswegen weist die Oberfläche der Struktur seitlich der Schichten betrachtet ein ausgeprägtes Rillenmuster auf. Die Struktur aus Fig. 16 ist zum Beispiel unter ausschließlicher Verwendung der drahtführenden Elektrode 103 mit schwachen Stromimpulsen und Schweißverbindungen gedruckt. Die aneinander gestapelten Drähte berühren sich nur linien- oder punktweise. Im Gegensatz dazu ist die Struktur 1702 in Fig. 17 das Résultat der jeweiligen Auftragung mit drahtauftragender Elektrode 103 und Verschmelzung mit sekundärer Elektrode 132 der jeweiligen Drähte der Struktur 1601 mit den die jeweiligen Drähte umliegenden Drähten. Es verschwindet ein großer Teil des unerwünschten und störenden Stufenmusters oder Rillenmusters durch den bei der Verschmelzung der Drähte entstehenden Prozess des Oberflächenminimalisierens des aufgeschmolzenen Metalls, der hervorgerufen wird durch die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls beim Schweißvorgang. So werden die Schichten weniger sichtbar. Durch die so erreichte einheitlichere Struktur der Struktur 1702 sind die Materialeigenschaften viel weniger richtungsabhängig als die der in Struktur 1601. Die Struktur 1601 ist entlang der meisten Richtungen viel weniger mechanisch belastbar als die Struktur 1702. Hinzu kommt, dass die Wande der Struktur 1702 mit großer Sicherheit hermetisch dicht sind. Die resultierende Oberfläche der gedruckten Gegenstände durch Verschmelzen mittels den sekundâren Elektroden kann sehr glatt sein, was im Maschinenbau eine sehr wichtige Rolle spielt. Darüber hinaus verschwinden mit dem Verschwinden des Rillenmusters die Spannungskonzentrationen die sonst in den Rillen auf der Oberfläche eines gedruckten Objektes bei mechanischer Belastung entstehen können. Zudem kann mit weniger Schichtauflösung eine bessere, prâzisere und näher an der Vorlage des Modells liegende Oberfläche erstellt werden und damit schneller gedruckt werden.

[00214] Besonders wichtig ist auch die so leicht zu erstellende Verbindung zwischen den Wanden eines Objektes und dem inneren Material durch

Verschmelzung der nebeneinanderliegenden Drahtbahnen zu einem durchgehenden Bereich. Der Verbindungsbereich 1701 aus den außen abgerundet erscheinenden Schweißverbindungen ist in Fig. 17 dargestellt. Durch diese sanften Übergänge werden die Gegenstände viel stabiler, weil die inneren Kräfte gleichmäßiger über breitere Flächen oder Bereiche übertragen werden, im Gegenteil zu der in Fig. 16 dargestellten Verbindung zwischen aus im Querschnitt unveränderten runden Drähten untereinander.

[00215] Die Konturen oder Ränder einer Schicht, die später zu den Oberflächen der zu erstellenden Gegenstände werden, können mit der drahtführenden Elektrode aus längeren ununterbrochenen Drahtstücken aufgetragen werden, die direkt danach mit einer sekundâren Elektrode mit größerer Kontaktoberfläche, zum Beispiel der Elektrode 109, mit der unteren Schicht verschmolzen werden, damit die Oberflâche der zu erstellenden Objekte glatter und ebener wird.

[00216] Die mittels den sekundâren Elektroden miteinander verschmolzene Schichten ergeben Gegenstânde deren Eigenschaften sehr nahe an den von gegossenen Teile liegen und wenig Nachbearbeitung benôtigen.

[00217] Sekundâre Elektroden - Block und allgemeine Funktion [00218] Zwischen Schrittmotor 1001 und Nockenwelle 1003 ist eine Torsionsfeder 1006 angebracht die es ermöglicht, dass eine sekundâre Elektrode auf einer Schicht mit nicht nachlassendem Druck aufsetzt wenn die Elektrode durch das Aufschmelzen der Drahtbahnen unter ihr, mit einer Bewegung des Schrittmotor 1001, die nicht genau abgestimmt sein muss absinkt. Die Torsionsfeder 1006 kann auch durch ein flexibles Zwischenstück ersetzt werden. Die Torsionsfeder 1006 ist nicht zwingend notwendig. Die sekundâre Elektrode 132 ist die mit der kleinsten unteren Kontaktflâche. Sie ist geeignet um Bereiche zu verschmelzen welche danach eine durchgehende Flâche aufweisen gleich der der Flâche der Oberflâche des Kontaktbereiches 1007 der Elektrode 132. Die Kontaktoberflâche der sekundâren Elektroden ist vorzugsweise rechteckig, damit die Elektroden die ganze Oberflâche einer Schicht abdecken können durch das Vielfache anfahren und aufsetzen der Elektroden auf einzelne Teilflächen der Schicht, ohne dass dabei sich überschneidende Bereiche existieren auf denen die Elektrode mit einem Abschnitt der Kontaktoberflâche mehrmals aufsetzen.

[00219] Es kann auch eine oder mehrere Radrollelektroden als sekundâre Elektroden am Druckkopf angebracht sein. An diesen kann jeweils ein Schleifstein angebracht sein der mit einer Feder gegen die Kontaktoberflâche der Elektrode gedrückt wird und die oberste Kontaktflâche langsam abschleift, sobald die Rollradelektrode sich dreht. Dabei kann die Rollradelektrode auf einer Schicht mit aufgetragenen Drahtbahnen aufsetzen, über sie rollen, Strom auf sie übertragen und sie so starker verschweißen und gegebenenfalls sie aufschmelzen und plattdrücken. Eine Rollradelektrode kann auch über die Nockenwelle bewegt werden. Außerdem kann ebenfalls eine Schleifflâche angefahren werden an der ihre Schweißkontaktstelle abgetragen wird um erheblich langere Betriebszeiten erreichen zu können.

[00220] Der Schweißstrom und dessen Flusszeit wird auf die sekundâren Elektroden, auf die jeweilige Menge, Dicke, Form und Zusammensetzung der Drahtbahnen sowie auf die nötige Endhöhe der Schicht eingestellt. Wenn eine sekundâre Elektrode nicht genügend bei einem Schweißvorgang absinkt, dann kann dies zum Beispiel durch einen Drucksensor ertastet werden und sie mehr Strom auf die Stelle die verschweißt werden soil übertragen.

[00221] Der 3D-Druckerapparat kann auch so gebaut sein, dass am Druckkopf 105 ein oder mehrere Fräser angebracht sein können, die nach dem Druckvorgang mit der oder den primaren Elektroden, oder mit den primären Elektroden und den sekundâren Elektroden, die Konturen der neu erstellten Schicht abfräst um eine verbesserte Präzision und Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen. Ein angebrachter Fräser am Druckkopf der von einem Motor angetrieben wird, kann zum Beispiel senkrecht zur Bauplattform 101 ausgerichtet sein und kann so durch den Bewegungsmechanismus vom Druckkopf genaue Wege abfahren. Beim Fräsvorgang braucht der Fräser dann nur eine sehr geringe Menge an Material abzufräsen wodurch er lange halt, schnell die Konturen abfahren kann und mit einem dickeren Draht mit dem gedruckt wird eine bessere Präzision erreicht werden kann. Der am Druckkopf 105 angebrachte Fräskopf könnte auch mehrachsig gefertigt sein.

[00222] Fig. 19 zeigt ein Teil bestehend aus zwei gegenpoligen Elektroden 1901 und 1903 die sehr nahe beieinanderliegen und voneinander elektrisch isoliert sind. Zwischen den Elektroden 1901 und 1903 befindet sich eine isolierende Schicht 1902, die die beiden Elektroden voneinander trennt. Die Schicht 1902 kann zum Beispiel aus Teflon oder einem keramischen Werkstoff sein. Die beiden Elektroden besitzen eine rechteckige Kontaktflâche zum Schweißen, wenn sie auf einer Metallschicht aufsetzen, fließt beim Schweißen ein Strom zwischen den Elektroden durch das sich darunter befindende Metall das den Stromkreis schließt, sodass sich das Metall direkt unterhalb der Elektroden stark erhitzt. Der Vorteil ist hier, dass nur der sich direkt unter und zwischen den Elektroden befindende Bereich des zu verschweißenden Metalls erhitzt wird, sodass schneller und präziser sich mehr Wärme anstauen kann damit die Verschweißung verbessert wird. Der untere Kontaktbereich der Elektroden kann sich über eine gewisse Höhe hin abnutzen und abgeschliffen werden, sodass die Elektroden lange halten. Eine der Elektroden 1901 und 1903 könnte auch so an der gegenüberliegenden Elektrode angebracht sein, dass sie sich zu dieser hin bewegen kann und durch eine Feder beim Widerstandsschweißprozess gegen die Oberfläche an der die Schweißungen vollzogen werden gedrückt wird, damit beide Elektroden immer Kontakt zu dieser Oberfläche haben. Damit beide Elektroden 1901 und 1903 beim Aufsetzen zum Widerstandsschweißen immer Kontakt zum Material das verschweißt werden soil haben, können die Elektroden über der Oberfläche auf der die Schweißungen vollzogen werden sollen hin und her bewegt werden bis dass beide Elektroden elektrischen Kontakt haben, sprich zum Beispiel um dies festzustellen der ermittelte elektrische Widerstand zwischen den Elektroden gegen Null geht.

[00223] In Fig. 18 zu sehen ist ein Teil bestehend aus mehreren Elektroden 1801, 1802, 1805 und 1806. Die Elektroden 1802 und 1805 sind voneinander getrennt und von den Elektroden 1801 und 1806 durch die isolierende Schicht 1803 isoliert. Das Prinzip ist das gleiche wie bei dem Teil aus Fig. 19. Nur sind bei dem Teil mit den zwei rechteckigen Elektroden aus Fig. 19 allgemein zwei Teile wie in Fig. 19 zu sehen nötig, am besten um einen Winkel von 90° voneinander gedreht am Drucker montiert, um jede darunterliegende Strukturen gleichermaßen verschweißen zu können. Die Elektroden 1801, 1802, 1805 und 1806 ergeben zusammen ein Teil das sich in einem Block bewegen lässt und über den der Schweißstrom über voneinander isolierten Kontakte auf die jeweiligen Elektroden übertragen wird. Die Elektroden 1801 und 1806 sind außen mit einer Isolierung 1804 umgeben um im Block 130 elektrisch von diesem isoliertzu sein. Es könnten auch Stromkabel direkt an den Elektroden angebunden sein. Die Elektroden aus Fig. 18 können praktisch jede Stelle einer mit einer drahtführenden Elektrode 103 aufgetragenen Schicht aus Drahtbahnen anfahren und verschweißen. Denkbar ist auch eine doppelte Rollradelektrode als sekundâre Elektrode bestehend aus zwei gegenüberliegenden jeweils gegenpoligen voneinander getrennten und isolierten Rollradelektroden zum Widerstandsschweißen nach dem Prinzip der Elektroden aus Fig. 19.

[00224] Fig. 20 zeigt eine sekundâre Elektrode mit einer Kontaktflâche mit einem Rastermuster. Sie ist dazu geeignet punktweise Verschmelzungen an aufeinanderliegenden noch querschnittsunveränderten Drähten durchzuführen und so zuverlässig kleine miteinander verschmolzene Bereiche herzustellen. Die Position mit der die Elektrode 2001 aufsetzt sollte sich für jede aufeinanderfolgende Schicht abwechseln, sodass direkt auf Bereichen aus punktweise zweier miteinander verschmolzenen Drähten einer darüberliegenden Schicht der darauf aufgetragene Draht auf dieser Stelle in dieser Schicht nicht mit der darunterliegenden Schicht und Stelle verschmolzen wird, sondern erst in der darauffolgenden Schicht über dieser Stelle. Dies ergibt zwar gedruckte Objekte mit weniger Zugfestigkeit entgegen den Schichten und die nicht luftdicht sind, aber dafür sind die Schweißungen leicht zu erstellen und es entsteht weniger Hitze und weniger Oxydation am Material.

Zeichenerklärung: 201 Loch 101 Trägerplatte, Bauplattform 202 E|ektrode 102 Objekt, Gegenstand 2Q3 Hebej 103 Drahtführende Elektrode, 2Q4 F . drahtauftragende Elektrode, primäre Elektrode 205 Objekt, Gegenstand 104 Draht 206 Bauplattform 105 Druckkopf 207 Stromkabel 106 Stromkabel, Starkstromkabel 208 Motor, Schrittmotor 107 Stromkabel, Starkstromkabel 301 Draht 109 Sekundâre Elektrode 302 Kanal 110 Rolle 303 Obéré Teil 111 Rolle 401 Trichterabschnitt, Abrundung 112 Motorachse, Motor 402 Kontaktfläche, Fläche 113 Kühlrippen 403 Oberfläche 114 Schleiffläche 404 Abrundung 115 Klemme 501 Mutterförmiger Abschnitt 116 Leiste 502 Gewinde 117 Gehäuse des 3D-Druckers 601 Drahtführende Elektrode, r primäre Elektrode 118 Drehknopf „ , 602 Mutterförmiger Teilbereich 119 Display , 603 Zwischenteil 120 Fuhrungsschlauch , Λ 604 Endbereich 121 Lüfter γ-l. u- 605 Kanal 122 Fuhrungsschiene », . ♦ I 606 Draht 123 Verbindungsteil „ , . 607 Metallstück 124 Schiene 608 Kontaktoberfläche 125 Riemen -, u · u u 609 Abrundung 126 Zahnriemenscheibe o . ... . 701 Draht 127 Schrittmotor 702 Elektrode 128 Schrittmotor 703 Drahtführende Elektrode, 129 Blech drahtauftragende Elektrode 130 Sekundärer Elektrodenblock 704 lso|ierende Schicht 131 Stromkabel 705 E|ektrode, Kontaktelektrode 132 Sekundâre Elektrode 706 Drahtschicht 133 Sekundâre Elektrode 801 Drahtführende Elektrode, 1805 Elektrode drahtauftragende Elektrode 1806 E|ektrode 802 Draht 1901 E|ektrode 803 Struktur 1902 Schjcht 901 Draht 1903 Elektrode 902 Drahtführende Elektrode 2Q01 E|ektrode 903 Nichtleitendes Material, c „ F Kraft

Keramikspitze d Durchmesser des Kanals 904 Metallenes Teil . R Mittellinieradius des Drahtes 1001 Schrittmotor .. . S Kraft 1002 Nocke q Breite des Drahtes

1003 Nockenwelle M « χ. D Innerer Durchmesser 1004 Arretierungsring b Breite 1005 Druckfeder T- t T Höhe 1006 Torsionsfeder A Höhe 1007 Kontaktoberflâche,

Kontaktbereich H Endhöhe der Schichtdicke 1008 Kühler h Breite des Drahtes 1009 Lüfter 1010 Verbindungsstück 1101 Sekundâre Elektrode 1102 Spitze, Elektrodenspitze 1201 Sekundâre Elektrode 1301 Elektrode 1302 Kontaktmaterial, Spitze 1401 Obéré Teil 1402 Flâche Flâche 1403 Drahtbahn, Draht 1404 Metallene Teil, Gegenstand 1601 Struktur 1701 Verbindungsbereich 1702 Struktur 1801 Elektrode 1802 Elektrode 1803 Isolierende Schicht 1804 Isolierung

Claims (30)

1. Verfahren zur Herstellung von einem Gegenstand aus Metall wobei ein Metalldraht fortschreitend schichtweise mittels einer drahtführenden primären Elektrode im Widerstandsschweißverfahren strecken- oder punktweise angeschweißt wird, wobei durch den Grundkörper der drahtführenden primären Elektrode ein Kanal verläuft durch den der Metalldraht im festen Zustand hindurch geführt wird und in oder direkt unterhalb der Mündung dieses Kanals durch die der Metalldraht aus der drahtführenden primären Elektrode herausgeführt, auf eine angrenzende Metalloberfläche ausgelegt und strecken- oder punktweise angeschweißt wird, wobei die Metalloberfläche eine Trägerplatte, bzw. eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) zum strecken- oder punktweisen Widerstandsschweißen, Leiten eines elektrischen Stromstoßes von der drahtführenden primären Elektrode durch den Metalldraht zur angrenzenden Metalloberfläche, (b) Bewegung der drahtführenden primären Elektroden relativ zur Metalloberfläche und gleichzeitiges Auslegen einer der Bewegung entsprechenden Länge von Metalldraht auf die angrenzende Metalloberfläche, (c) Wiederholen der Schritte (a) und (b) urn durch sich folgende Punkt-oder Streckenverschweißungen und Bewegungen schichtweise den Gegenstand aus Metall zu formen, und wobei zusätzlich zu diesen Schriften das Verfahren weiterhin gegebenenfalls folgenden Schrift umfasst: (d) Leiten eines weiteren elektrischen Stroms von einer sekundären Elektrode durch mittels Schritte (a) und (b) bereits strecken - oder punktweise angeschweißten Metalldraht urn diesen mindestens teilweise zusätzlich, bevorzugt auf der gesamten in einem oder mehreren der Schritte (b) ausgelegten Länge, aufzuheizen und mit der angrenzenden Metalloberfläche zu verschmelzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metalldraht während Schritt (b) beim Auslegen an der Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode seitlich umgebogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Umbiegen des Metalldrahts durch Führung und Reibung entlang der Mündung der drahtführenden primären Elektrode erfolgt, wobei die Mündung bevorzugt ein vom Grundkörper unterschiedliches Material umfasst oder aus diesem besteht, besonders bevorzugt ein keramisches Material oder ein unterschiedliches Metall.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Umbiegen des Metalldrahts durch Erhitzen des Metalldrahts und Bewegung der drahtführenden primären Elektrode erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal der drahtführenden primären Elektrode often ist und einer seitlich am Grundkörper angebrachten Kerbe entspricht durch die der Metalldraht geführt wird und in einer Mündung zur unteren Fläche der drahtführenden primären Elektrode endet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mündung des Kanals der primären drahtführenden Elektrode eine ringförmige Kontaktoberfläche umfasst unter der der Metalldraht beim Auftragen umher rotieren kann urn den Metalldraht in jede Richtung einer Ebene auftragen zu können und derart ausgestaltet ist, dass sie wenigstens einen Teil des Stromes von der drahtführenden primären Elektrode auf den Metalldraht übertragen kann.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal der drahtführenden primären Elektrode oberhalb der Mündung breiter ist als der restliche Teil des Kanals urn das Umbiegen des Metalldrahtes zu erleichtern.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drahtführende primäre Elektrode beim Auftragen des Metalldrahts nicht mit der Mündung auf dem Metalldraht aufliegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metalldraht mittels einer der drahtführenden primären Elektrode vorgeschalteten, zweiten Elektrode durch Leitung eines zweiten Stromflusses vorgeheizt wird, wobei bevorzugt die zweite Elektrode innerhalb des Grundkörpers der drahtführenden primären Elektrode angeordnet ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führung des Metalldrahts durch den Kanal durch einen motorisierten Vorschub, bevorzugt durch Kraftschluss über Rollen, unterstützt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt des Metalldrahts vor dessen Einführung in die drahtführende primäre Elektrode, bevorzugt durch Walzen, verandert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt (b) entweder die drahtführende primäre Elektrode, Oder die Trägerplatte, Oder beide bewegt werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt (d) weiterhin das Ausüben eines Druckes auf den aufgeheizten Metalldraht umfasst.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Gegenpol der sekundären Elektrode die Trägerplatte Oder eine weitere auf dem Gegenstand aus Metall aufsetzbare gegenpolige sekundäre Elektrode ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mündung der drahtführenden primären Elektrode Oder die Spitze der sekundären Elektrode bei Bedarf automatisiert, bevorzugt mittels einer benachbart angebrachten Schleiffläche Oder einem metallabtragenden Werkzeug, nachgeschliffen Oder nachbearbeitet werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Schritt der zusätzlichen Formgebung des Gegenstands aus Metall während und/oder nach dessen Fertigstellung mittels eines beweglich angeordneten metallabtragenden Werkzeugs, bevorzugt eine beweglich angeordnete Schleiffläche Oder ein beweglich angeordneter Fräser.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metalldraht zusätzlich eine Ummantelung mit schmelzbarem Lotmaterial umfasst, wobei das Lotmaterial eine Schmelztemperatur aufweist die unterhalb derer des Metalldrahtes liegt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gegenstand aus Metall nach dessen Fertigstellung von der Trägerplatte gelost wird.

19. Gerat zur Herstellung von Gegenständen aus Metall durch fortschreitend schichtweises Auftragen und Widerstandsschweißen eines Metalldrahtes, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.

20. Gerat nach Anspruch 19 umfassend eine Stromversorgung ausgelegt urn elektrische Stromstöße zum Widerstandsschweißen zu erzeugen, eine drahtführende primäre Elektrode zur Führung und zum strecken- oder punktweise Widerstandsschweißen eines Metalldrahtes, wobei die drahtführende primäre Elektrode an die Stromversorgung angeschlossen ist, eine Trägerplatte zur Aufnahme des herzustellenden Gegenstands aus Metall, wobei die Trägerplatte an die Stromversorgung angeschlossen ist, ggf. eine sekundäre Elektrode, wobei die sekundäre Elektrode an die Stromversorgung angeschlossen ist, eine oder mehrere Bewegungsanordnungen die ausgelegt ist/sind die drahtführende primäre, ggf. und/oder sekundäre Elektrode, und die Trägerplatte relativ zueinander in drei Dimensionen zu bewegen, eine Steuereinheit zur Steuerung der Bewegungsanordnung(en) und der Stromversorgung, wobei durch den Grundkörper der drahtführenden primären Elektrode ein Kanal verläuft durch den der Metalldraht im festen Zustand bis zu einer Mündung des Kanals hindurch geführt werden kann und in oder direkt unterhalb dieser Mündung auf eine angrenzende Metalloberfläche ausgelegt und strecken- oder punktweise angeschweißt werden kann, wobei die Metalloberfläche eine Trägerplatte, bzw. auf eine bereits vorher angebrachte Metalldrahtschicht ist.

21. Gerat nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode ein vom Grundkörper unterschiedliches Material umfasst oder aus diesem besteht, bevorzugt ein keramisches Material Oder ein unterschiedliches Metall.

22. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Mündung des Kanals der drahtführenden primären Elektrode eine ringförmige Kontaktoberfläche umfasst und derart ausgestaltet ist, dass sie wenigstens einen Teil des Stromes von der drahtführenden primären Elektrode auf den Metalldraht übertragen kann.

23. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei der Kanal oberhalb der Mündung der drahtführenden primären Elektrode breiter ist als der restliche Teil des Kanals urn das Umbiegen des Metalldrahtes zu erleichtern.

24. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 23, weiterhin umfassend eine der drahtführenden primären Elektrode vorgeschaltete, zweite Elektrode die ausgelegt ist durch Leitung eines zweiten Stromflusses den Metalldraht vorzuheizen, wobei bevorzugt die zweite Elektrode innerhalb des Grundkörpers der drahtführenden primären Elektrode angeordnet ist.

25. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 24, weiterhin umfassend einen motorisierten Vorschub der ausgelegt ist die Führung des Metalldrahts durch den Kanal, bevorzugt durch Kraftschluss über Rollen, zu unterstützen.

26. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 25, weiterhin umfassend der drahtführenden primären Elektrode vorgeschaltete Walzen die ausgelegt sind den Querschnitt des Metalldrahts vor dessen Einführung in die drahtführende primäre Elektrode zu verändern.

27. Gerat nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei die Bewegungseinheit ausgelegt ist urn entweder die drahtführende primäre Elektrode, oder die Trägerplatte, oder beide zu bewegen.

28. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei der elektrische Gegenpol der sekundären Elektrode die Trägerplatte oder eine weitere auf dem Gegenstand aus Metall aufsetzbare gegenpolige sekundäre Elektrode ist.

29. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 28, weiterhin umfassend eine benachbart angebrachte Schleiffläche oder ein Metall abtragendes Werkzeug die/das geeignet ist die Mündung der drahtführenden primären Elektrode oder ggf. die Spitze der sekundären Elektrode nachzuschleifen oder nachzubearbeiten.

30. Gerat nach einem der Ansprüche 19 bis 29, weiterhin umfassend ein beweglich angeordnetes metallabtragendes Werkzeug, bevorzugt eine beweglich angeordnete Schleiffläche oder ein beweglich angeordneter Fräser, das zur zusätzlichen Formgebung des Gegenstands aus Metall während und/oder nach dessen Fertigstellung geeignet ist.