WO2006128736A1 - Verfahren zur herstellung eines gegenstands mit mindestens zwei beweglichen bauteilen - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gegenstands mit mindestens zwei beweglichen bauteilen Download PDF

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WO2006128736A1
WO2006128736A1 PCT/EP2006/005599 EP2006005599W WO2006128736A1 WO 2006128736 A1 WO2006128736 A1 WO 2006128736A1 EP 2006005599 W EP2006005599 W EP 2006005599W WO 2006128736 A1 WO2006128736 A1 WO 2006128736A1
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Kathrin BADSTÜBNER
Frank Ansorge
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    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
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    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an article with at least two relatively movable components.
  • the rapid prototyping technology is known, by means of which previously created in a CAD program STL (Standard Transformation Language) data these objects can be manufactured.
  • CAD program STL Standard Transformation Language
  • One implementation option under rapid prototyping technology is the multi-jet modeling process. This process is a generative manufacturing process and allows the production of samples, prototypes and workpieces from informal material without the use of special tools. Help with a pressure nozzle
  • the model is built on a component platform.
  • the model is produced in layers on the basis of the contour data calculated for each construction level from the STL data record.
  • a unique column geometry is plotted on the build platform to uniquely fix the build layers to be made.
  • the build material is then applied across the width of the printhead, with the printhead passed through a computer-controlled traversing mechanism. Thereafter, if the model is larger than the printhead width, the build platform is shifted by one printhead width.
  • the column material is designed in terms of layered construction so that overhanging structures of the building material provided in later applied layers are supported by the underlying layers of the column material.
  • the build platform is lowered by one layer thickness or the print heads are tracked.
  • the building material is thermoplastic and is melted and applied through the nozzles of the printhead in the form of droplets, and then cured in UV light.
  • the additionally applied column structure is melted after printing in an oven.
  • the building material used is a wax-like thermoplastic, for example an acrylic photopolymer which contains wax constituents in a old.
  • the waxiness of approx. 65 ° C, in
  • the material for the support geometry is also a wax and is melted in a heating furnace at about 70 0 C.
  • the invention is therefore based on the object to provide an object with several moving parts according to the rapid prototyping method, with which the object can be produced in total with less time and simplified geometries.
  • Parts of a predetermined minimum distance is taken into account, and that according to the given geometry data layer by layer, a first material as a column material and a second material is applied as a component material, wherein the column material fills gaps including those with the minimum distance and that after completion of the layers Construction the support material is removed, it is possible to manufacture the object directly with all parts.
  • the additional assembly and the associated time required are eliminated.
  • the minimum distance between the moving parts depends on the characteristics of the column material, the size of the moving parts and / or the possibilities of application. It is determined in such a way that, taking into account the properties of the column material, it can be removed during its removal from the area between the components.
  • the minimum distance is a molecular layer at relatively low viscosity and high resolution when applying the column material.
  • the column material is separated due to its different physical and / or chemical properties to the component material.
  • additional geometric measures are taken on, in or between the components, such as cannulas, grooves or holes, which facilitate release and / or drainage of the column material.
  • These may be, for example, electrically and / or thermally conductive plastics (eg by metallic fillers) or other types of plastics or metals, for example an improved modulus of elasticity, a better flexural modulus, a higher flexural strength, a lower elongation at break, a high tensile strength and / or a have higher operating temperature.
  • electrically and / or thermally conductive plastics eg by metallic fillers
  • other types of plastics or metals for example an improved modulus of elasticity, a better flexural modulus, a higher flexural strength, a lower elongation at break, a high tensile strength and / or a have higher operating temperature.
  • FIG. 1 is a plan view of a transmission
  • FIG. 2 a perspective view in FIG Dgenen state of the laugh Fig. 1,
  • Figure 3 a perspective view of the transmission of FIG. 1 and
  • Figure 4 a view of the transmission to
  • Fig. 1 seen from below.
  • the transmission to be produced by the method according to the invention and shown in FIGS. 1, 3 and 4, has a strut-like base plate
  • Fig. 2 the gears 3 and shafts 2 are drawn separately for a better understanding, although they are manufactured in the assembled state. Furthermore, a smaller drive gear 4 is provided, which has a fixedly connected to him, a recess 6 in the base plate 1 by cross stub shaft 5, which is connectable to an electric motor, not shown.
  • the gears 3 are by bolts 7 on the waves
  • a distance between the toothed wheel 3 and the base plate 1 is entered, which must be observed during manufacture in order to use this.
  • Such a distance is parts y cy cu ujjc LOL CU CU; ⁇ V- * ⁇ t ⁇ .i_ ⁇ ii ⁇ i ⁇ cx H ⁇ llt ⁇ From S t and ZW X - see gears 3 and shafts or gear 4 with Wei- stollen 5 and base plate 1 and recess 6 or flange 8 and base plate 1.
  • both in the base plate 1 around the recess 6 and in the drive gear 4 holes 10 are incorporated as the outflow of support wax supporting geometries.
  • the gears 3 have a diameter of about 3 cm and the drive gear 4 such a diameter of about 1 cm.
  • the distance 9 and the corresponding distances mentioned above should be set to at least 0.1 to 0.13 mm. This distance increases to at least 0.3 mm if the surfaces lying parallel to each other are larger than 30 mm 2 , ie if column wax of an area larger than 30 mm 2 has to be melted down.
  • the holes 10 must have a diameter of at least 1 mm to allow the column wax to drain.
  • the components of the gearbox were first drawn individually in a design program and then assembled in this to form an assembly. During assembly in the design program, care was taken to ensure that the mentioned minimum distances between the parts are maintained so that the column wax can flow off properly during the melting process in the heating furnace.
  • the CAD drawing is a digital image of the as shown in FIGS. 1 to 4 shown later and is available as an STL file.
  • f a Bauplatt- nmaterial, such as c ⁇ .u ⁇ . ⁇ ciiw ⁇ uia, ⁇ uiycLi ⁇ ycn, wuj- ⁇ ui.
  • the different layers are applied in a different printer, to which the STL file is fed, in the different materials, the component material and the support material, eg column wax.
  • the build platform and the printer are relative to each other three-dimensionally displaceable.
  • Gaps or spaces are provided between the respective component areas of each layer, which gaps are filled with the column material, the different materials being geometrically correctly applied during the printing operation of the layer.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen (3, 4) vorgeschlagen. Dabei wird von dem gesamten Gegenstand für ein Rapid- Prototyping- Verfahren Geometrie-Daten erstellt werden, wobei zwischen den beweglichen Bauteilen ein vorgegebener minimaler Abstand berücksichtigt. Entsprechend den vorgegebenen Geometriedaten wird schichtweise ein erstes Material als Stützenmaterial und ein zweites Material als Bauteilematerial aufgebracht, wobei das Stützenmaterial Lücken einschließlich derjenigen mit dem minimalen Abstand zwischen dem jeweiligen Bauteilematerial ausfüllt. Nach der Beendigung des schichtweisen Aufbaus wird das Stützenmaterial entfernt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit mindestens zwei beweglichen Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen.
Für die Herstellung von Prototypen oder Mustern oder anderen Bauteilen, die auch komplex ausgebildet sein können, ist die Rapid Prototyping Technologie bekannt, mittels der nach vorher in einem CAD-Programm erstellten STL (Standard Transformation Language) -Daten diese Gegenstände gefertigt werden können. Eine unter die Rapid Prototyping Technologie fallende Um- Setzungsmöglichkeit ist das Multi-Jet-Modeling-Ver- fahren. Dieses Verfahren ist ein generatives Fertigungsverfahren und ermöglicht die Herstellung von Mustern, Prototypen und Werkstücken aus formlosem Material ohne den Einsatz von speziellen Werkzeugen. Hilfe eines Druckeldüsen durchge-
-UIi-,..
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_..,.,. detai1getreue Urformen können so kosteneffektiv und binnen kürzester Zeit für Folgeprozesse, wie z.B. Vakuumverguss bereitgestellt werden.
Dabei wird das Modell auf einer Bauteilplattform aufgebaut. Grundsätzlich wird das Modell schichtweise auf der Basis der für jede Bauebene aus dem STL-Da- tensatz berechneten Konturdaten hergestellt. Zuerst wird zur eindeutigen Fixierung der zu fertigenden Bauschichten auf der Bauplattform eine spezielle Stützengeometrie aufgetragen. Das Baumaterial wird anschließend in der Breite des Druckkopfes aufgetragen, wobei der Druckkopf durch einen computergesteuerten Verfahrmechanismus geführt wird. Danach wird, wenn das Modell größer ist als die Druckkopfbreite die Bauplattform um eine Druckkopfbreite verschoben. Das Stützenmaterial wird hinsichtlich des schichtweisen Aufbaus so geplant, dass überhängende Strukturen des Baumaterials, die in später aufgebrachten Schichten vorgesehen sind, von den darunterliegenden Schichten des Stützenmaterials abgestützt werden. Nach dem Aufbau der gesamten Schicht wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt bzw. werden die Druckköpfe nachgeführt. Das Baumaterial ist thermoplastisch und wird aufgeschmolzen und durch die Düsen des Druckkopfes in Form von Tröpfchen aufgetra- gen, und anschließend im UV-Licht gehärtet. Die zusätzlich aufgetragene Stützenstruktur wird nach dem Drucken in einem Ofen abgeschmolzen.
Wie schon ausgeführt, wird als Baumaterial ein wachs- ähnlicher Thermoplast eingesetzt, beispielsweise ein Acryl-Photopolymer, welches Wachsbestandteile in ei- alt. Die Wachsbe- t von ca. 65°C, in
doch einer Temperatur von bis ca. 800C ausgesetzt werden. Das Material für die Stützengeometrie ist ebenfalls ein Wachs und wird im Wärmeofen bei ca. 700C abgeschmolzen.
Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens bestehen im Vergleich zu anderen Rapid-Prototyping-Systemen besonders in der hohen Auflösung der Modelle. In z-Richtung können Schichtstärken von 800 DPI (entspricht ca. 32 μm) erreicht werden, in x- und y-Rich- tung können Schichten mit einer Auflösung von 656 DPI gedruckt werden. Bislang wurde das Verfahren genutzt, um Bauteile zu produzieren, wobei für mehrteilige Gegenstände jedes Bauteil einzeln entsprechend dem obigen Verfahren hergestellt wurde und dann zusammengesetzt wurde. Bei einem Getriebe musste z.B. jedes Zahnrad einzeln gedruckt, abgeschmolzen und auf die Welle gesetzt werden. Da es erst zu einem späteren Zeitpunkt zusammengebaut wurde, war es auch nötig, dazu geeignete Geometrien zu verwenden. Z.B. mussten bei der Konstruktion einer Welle im CAD-Programm of- fene Geometrien vorgesehen werden, um anschließend Zahnräder montieren zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gegenstand mit mehreren beweglichen Teilen entspre- chend dem Rapid-Prototyping-Verfahren zu schaffen, mit dem der Gegenstand insgesamt mit geringerem Zeitaufwand und vereinfachten Geometrien hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. enstand mit seinen ucwcyiiuieii unu ycycucnciij.αxia -.eststehenden Bauteilen für ein Rapid-Prototyping-Verfahren Geometrie-Da- ten erstellt werden, wobei zwischen den beweglichen
Teilen ein vorgegebener minimaler Abstand berücksichtigt wird, und dass entsprechend der vorgegebenen Geometrie-Daten schichtweise ein erstes Material als Stützenmaterial und ein zweites Material als Bautei- lematerial aufgebracht wird, wobei das Stützenmaterial Lücken einschließlich derjenigen mit dem minimalen Abstand ausfüllt und dass nach Beendigung des schichtweisen Aufbaus das Stützenmaterial entfernt wird, ist es möglich, den Gegenstand mit allen Teilen direkt zu fertigen. Somit fallen der zusätzlichen Zusammenbau und der damit verbundene Zeitaufwand weg. Des Weiteren brauchen keine Geometrien beachtet oder vorgesehen zu werden, die es zu einem späteren Zeitpunkt ermöglichen würden, den Gegenstand auseinander- oder zusammenzubauen. Gleichzeitig wird eine höhere Stabilität erreicht.
Durch die in den Unteransprüchen vorgesehenen Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun- gen möglich.
Der minimale Abstand zwischen den beweglichen Bauteilen ist abhängig von den Eigenschaften des Stützenmaterials, von der Größe der beweglichen Teile und/oder von den Möglichkeiten der Auftragung. Er wird so bestimmt, dass unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Stützenmaterials dieses bei seiner Entfernung aus dem Bereich zwischen den Bauteilen abgeführt werden kann. Der minimale Abstand ist bei verhältnismäßig niedriger Viskosität und hoher Auflösung beim Auftragen des Stützenmaterials eine Moleküllage. Vorteil- Eigenschaften des
Stützenwachs, und v vjii ugi
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v_4Vi,j_
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D3.U cβixθ Gin minimaler Abstand von größer als 0,1 mm vorgesehen.
Das Stützenmaterial wird aufgrund seiner zu dem Bauteilematerial unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften getrennt.
Für gegeneinander bewegliche Strukturen, die ebenfalls mittels eines Baumaterials des Dichtebereichs von ca. 1,01 g/cm3 (bei 25°C) und des Viskositätsbereichs von 12 bis 14 mPa • s (bei 80°C) gefertigt werden, ist es ebenfalls begründet in der Auflösung not- wendig, einen Abstand von mindestens 100 bis 130 μm zwischen den einzelnen Bauteilen einzuhalten, um Beweglichkeit zu garantieren. Hierbei dürfen die sich parallel gegenüberliegenden Flächen, die gegeneinander beweglich sein sollen, nicht größer als 30 mm2 sein. Ist dies der Fall, ist die Viskosität des Stützenmaterials ein zusätzlich bestimmender Faktor, da dieses von den wirkenden Kapillarkräften am Abfließen gehindert wird. Deshalb ist für ein Stützenmaterial des Viskositätsbereiches von um 10 bis 12 mPa-s (bei 800C) und des Dichtebereiches von ca. 0,91 g/cm3 (bei 25°C) ein Abstand zweier parallel gegenüberliegender Flächen von mindestens 0,3 mm notwendig.
Muss Material durch ein Loch, z.B. aus dem inneren eines Hohlraums nach außen, abfließen, so muss der Durchmesser dieser Öffnung aufgrund der Viskosität (Bereich: Viskositätsbereich von um 10 bis 12 mPa • s bei 800C) des Stützenmaterials mindestens 1 mm betragen .
Besonders vorteilhaft ist, dass das Stützenmaterial drigeren Schmelzweist, wodurch das
U L U L -ciuucn-ui xα i uui υn ui iiuuuny ^c-. Temperatur Übe r den Schmelzpunkt in einfacher Weise abgeführt werden kann. Es sind auch andere Stützenmaterialien denkbar, die durch Ätzen, Plasmabehandlungen, unterschiedlichen Löslichkeiten in Reagenzien oder Beaufschlagung mit einer Strahlung vom Baumaterial getrennt werden können. Die Bauteile- und Stützenmaterialschichten können auf unterschiedliche Weise aufgebraucht werden, z.B. durch Drucken, durch Dispensieren, durch Schablonendruck und dergleichen. Vorteilhafterweise werden die verschiedenen Schichten aus Bauteile- und Stützenmaterial durch einen Druckkopf über Düsen auf- gebracht, der abhängig von den Geometrie-Daten gesteuert wird. Das Verfahren zum Aufbau des Gegenstands mittels Druckkopf erlaubt somit eine einfache Herstellung.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden an, in oder zwischen den Bauteilen zusätzliche geometrische Maßnahmen getroffen, wie Kanülen, Rillen oder Löcher, die ein Lösen und/oder Abfließen des Stützenmaterials erleichtern.
Beispielsweise ist es nun möglich, einen Gegenstand mit einem Bauteil, das eine einen Hohlraum einschließende Struktur, z.B. eine Kugel herzustellen, wobei in dieser Struktur, d.h. dieser Kugel ein weiteres Bauteil, z.B. eine weitere Kugel beweglich aufgenommen ist. Bei einem getrennt ablaufenden Fertigungs- prozess zweier unterschiedlicher Kugeln ist es hinterher nicht mehr möglich, diese zu integrieren. Unter Zuhilfenahme des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Montage überflüssig. Es ist lediglich nötig, ein oder mehrer kleinere Löcher in der äußeren Kugel vor- Stutzenmaterials, chen. Auch dabei
XOU UCJ- uuiυnmcoaci αuπαiιyj.y »uii uθπ Eigenschaften des Stutzmaterials, bei Stutzenwachs reicht für diese Locher schon ein Durchmesser von 1 mm.
Es ist nun möglich komplexere Gegenstande, die bewegliche Teile besitzen, in einem Druckvorgang zu fertigen. Dadurch ist es darüber hinaus möglich, Bauteile herzustellen, die über das Stadium eines Anschauungsmusters hinaus auch als funktionale Prototypen eingesetzt werden können. Beispielsweise können diese Prototypen direkt in mechanischen, elektronischen oder mechatronischen Baugruppen einer Maschine verwendet werden. Dies ist bisher nur zu einem gewissen möglich, da es die Eigenschaften des aus Wachs gefertigten Bauteils lediglich zulassen, dieses nur in einem sehr schmalen Einsatzbereich zu verwenden. Zukunftige bzw. andere Materialien können diesen schmalen Einsatzbereich erweitern. Dies können beispielsweise elektrisch und/oder thermisch leitfahige Kunststoffe (z.B. durch metallische Füllstoffe) oder andere Arten von Kunststoffen oder Metalle sein, die beispielsweise ein verbessertes Elastizitätsmodul, ein besseres Biegemodul, eine höhere Biegefestigkeit, eine geringere Bruchdehnung, eine großer Zugfestigkeit und/oder eine höhere Einsatztemperatur haben.
Ein Gegenstand mit beweglichen Teilen ist in der Zeichnung dargestellt und es wird in der folgenden
Beschreibung sein Verfahren zur Herstellung naher erläutert. Es zeigen
Figur 1: eine Draufsicht auf ein Getriebe,
Figur 2: eine perspektivische Ansicht im Dgenen Zustand des lach Fig. 1,
Figur 3: eine perspektivische Ansicht des Getriebes nach Fig. 1 und
Figur 4 : eine Ansicht des Getriebes nach
Fig. 1 von unten gesehen.
Das Getriebe, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden soll und in den Fign. 1, 3 und 4 dargestellt ist, weist eine strebenartige Grundplatte
1 auf, an der mit ihr verbundene, feststehende Wellen 2 für Zahnräder 3 vorgesehen sind.
In Fig. 2 sind zum besseren Verständnis die Zahnräder 3 und Wellen 2 getrennt gezeichnet, obwohl sie im zusammengesetzten Zustand hergestellt werden. Weiterhin ist ein kleineres Antriebszahnrad 4 vorgesehen, das einen fest mit ihm verbundenen, eine Aussparung 6 in der Grundplatte 1 durchgreifenden Wellenstummel 5 aufweist, der mit einem nicht dargestellten Elektromotor verbindbar ist.
Zwischen den Zahnrädern 3, 4 und den Wellen 2 sowie zwischen Wellenstummel 5 und Aussparung 6 ist ein Abstand bzw. Spiel vorgesehen.
Die Zahnräder 3 werden durch Riegel 7 auf den Wellen
2 gehalten, während das Antriebszahnrad 4 durch einen Flansch 8 in der Aussparung festgelegt ist.
Mit 9 ist beispielhaft ein Abstand zwischen dem Zahn- rad 3 und der Grundplatte 1 eingegeben, das bei der Herstellung einzuhalten ist, damit das dabei verwen- Ein solcher Abstand wegliche Teile sich y cy c u ujjc L O L CÜ CU ; ^ V-* ^t^ .i_ ^ii^i^^i i cx H απllt θ Ab S t and ZW X — sehen Zahnräder 3 und Wellen bzw. Zahnrad 4 mit WeI- lenstummel 5 und Grundplatte 1 und Aussparung 6 bzw. Flansch 8 und Grundplatte 1. Zusätzlich sind sowohl in der Grundplatte 1 um die Aussparung 6 herum als auch im Antriebszahnrad 4 Löcher 10 als das Abfließen von Stützenwachs unterstützende Geometrien eingear- beitet.
Im Ausführungsbeispiel haben die Zahnräder 3 einen Durchmesser von ca. 3 cm und das Antriebszahnrad 4 einen solchen von ca. 1 cm. In einem solchen Fall ist der Abstand 9 und die entsprechenden oben erwähnten Abstände auf mindestens 0,1 bis 0,13 mm zu bemessen. Dieser Abstand vergrößert sich auf mindestens 0,3 mm, wenn die sich parallel gegenüberliegenden Flächen größer als 30 mm2 sind, d.h. wenn Stützenwachs einer Fläche größer als 30 mm2 abgeschmolzen werden muss.
Die Löcher 10 müssen einen Durchmesser von mindestens 1 mm haben, um dem Stützenwachs das Abfließen zu ermöglichen .
Die Bestandteile des Getriebes wurden zunächst in einem Konstruktionsprogramm einzeln gezeichnet und anschließend in diesem zu einer Baugruppe zusammengesetzt. Beim Zusammensetzen im Konstruktionsprogramm wurde darauf geachtet, dass die erwähnten minimalen Abstände der Teile zueinander eingehalten werden, damit das Stützenwachs während des Abschmelzvorgangs im Wärmeofen richtig abfließen kann. Die CAD-Zeichnung ist ein digitales Ebenbild des wie in den Fign. 1 bis 4 dargestellten späteren Getriebes und ist als STL- Datei vorhanden. f einer Bauplatt- nmaterial, wie cι.uι.Δciiwαuia, αuiycLiαycn, wuj-αui. die verschiedenen Schichten mit einem Drucker, dem die STL-Datei zuge- führt wird, in den unterschiedlichen Materialien, dem Bauteilmaterial und dem Stützenmaterial, z.B. Stützenwachs, aufgetragen werden. Die Bauplattform und der Drucker sind dabei relativ zueinander dreidimensional verschiebbar.
Zwischen den jeweiligen Bauteilbereichen jeder Schicht sind Lücken oder Abstände, wie vorher berechnet, vorgesehen, die mit dem Stützenmaterial ausgefüllt werden, wobei die unterschiedlichen Materialien geometrisch richtig bei dem Druckvorgang der Schicht aufgebracht werden. Nach dem fertigen Aufbau im 3D- Drucker, der das Getriebe mit dem dazwischen liegenden Stützenmaterial umfasst, wird dieser gegebenenfalls gehärtet und anschließend in einem Ofen abge- schmolzen. Nach dem Abschmelzen bleibt ein Getriebe mit beweglichen Zahnrädern zurück.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von dem gesamten Gegenstand für ein Rapid-
Prototypmg-Verfahren Geometrie-Daten erstellt werden, wobei zwischen den beweglichen Bauteilen ein vorgegebener minimaler Abstand berücksichtigt wird, dass entsprechend den vorgegebenen Geometriedaten schichtweise ein erstes Material als Stutzenmaterial und ein zweites Material als Bauteilematerial aufgebracht wird, wobei das Stutzenmaterial Lucken einschließlich derjenigen mit dem minimalen Abstand zwischen dem jeweili- gen Bauteilemateπal ausfüllt, und dass nach der
Beendigung des schichtweisen Aufbaus das Stutzenmaterial entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen den Bau- teilen so bestimmt wird, dass unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Stutzenmaterials dieses bei seiner Entfernung aus dem jeweiligen Bereich zwischen den Bauteilen abgeführt werden kann .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhangig von den Eigenschaften des Stutzenmaterials mindestens eine Molekullage des Stutzenmaterials als minimaler Abstand vorgesehen wird. rüche 1 bis 3, da- n minimaler Abstand
.w i ouicii ucii ucwcy i iυπcu i c xiθD VOn CjTOu)Q T al s
0,1 mm vorgesehen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützenmaterial so gewählt wird, dass es aufgrund seiner in Bezug zum Baumaterial unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften trennbar ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützenmaterial einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Bauteilematerial aufweist und dass das Stützenmaterial durch Erhöhung der Temperatur über seinen
Schmelzpunkt abgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützenmaterial Wachs ist, das einen Schmelzpunkt im Bereich von 60 bis 700C aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteilematerial und das Stützenmaterial durch Drucken, Dispensieren, durch Schablonendruck oder dergleichen aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteile- und Stützenmaterial schichtweise auf eine Plattform mittels mindestens eines Applikationsgerätes, das abhängig von den Geometriedaten gesteuert wird, aufgetragen und anschließend gehärtet wird. ruche 1 bis 9, da- , in oder zwischen ucii LjauL ucxxcii iucjαuiiiuiic ycwinetrische Maßnahmen getroffen werden, die ein Losen und/oder Abflie- ßen des Stutzenmaterials erleichtern.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zusatzlichen geometrischen Maßnahmen Offnungen, Kanülen oder Rillen sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich- net, dass die Öffnung so bemessen wird, dass sie einen Durchmesser von mindestens 1 mm aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als eines der mindestens zwei beweglichen Bauteile eine einen Hohl- räum einschließende Struktur, wie eine Kugel, und als anderes Bauteil ein in dem Hohlraum beweglich aufgenommenes Bauteil, wie eine weitere Kugel gewählt wird, wobei in der äußeren Struktur mindestens eine Öffnung für das Abfließen des Stutzenmaterials vorgesehen ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung eines Getriebes mit mindestens zwei Zahnradern.
15. Als Getriebe ausgebildeter Gegenstand herge- stellt nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bauteile Zahnrader und Wellen sind.
PCT/EP2006/005599 2005-06-03 2006-06-02 Verfahren zur herstellung eines gegenstands mit mindestens zwei beweglichen bauteilen WO2006128736A1 (de)

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EP06754293A EP1888321B1 (de) 2005-06-03 2006-06-02 Verfahren zur herstellung eines gegenstands mit mindestens zwei beweglichen bauteilen
US11/916,001 US20080282527A1 (en) 2005-06-03 2006-06-02 Process for Producing an Object Having at Least Two Moving Parts
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Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005025664 2005-06-03
DE102005025664.3 2005-06-03
DE102006023369A DE102006023369A1 (de) 2005-06-03 2006-05-15 Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit mindestens zwei beweglichen Bauteilen
DE102006023369.7 2006-05-15

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8916085B2 (en) 2011-06-02 2014-12-23 A. Raymond Et Cie Process of making a component with a passageway
US8883064B2 (en) 2011-06-02 2014-11-11 A. Raymond & Cie Method of making printed fastener
WO2012166505A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-06 A. Raymond Et Cie Structural component made by three-dimensional printing
EP2714375A1 (de) 2011-06-02 2014-04-09 A. Raymond et Cie Durch dreidimensionales drucken hergestellte befestigungselemente
DE102011080820A1 (de) * 2011-08-11 2013-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Maschinenelementes und Maschinenelement, insbesondere Wellenlager
WO2015084422A1 (en) 2013-12-05 2015-06-11 Massachusetts Institute Of Technology Object of additive manufacture with encoded predicted shape change
US20150202825A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Christopher Cordingley Three Dimensional Printing Method
WO2016057853A1 (en) 2014-10-08 2016-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Self-transforming structures
US20170023122A1 (en) * 2015-01-14 2017-01-26 Christopher T. Cordingley Axle for Rotatably Supporting a Gear or the Like
WO2017079475A1 (en) * 2015-11-03 2017-05-11 Massachusetts Institute Of Technology Additive manufacturing of a structure by deposition of solidifying and non-solidifying materials
DE102016103934B4 (de) 2016-03-04 2018-03-29 Kersten Bernhardt Spanneinrichtung, Verschlusssystem, sowie Verwendungen eines Verschlusssystems
US11052597B2 (en) 2016-05-16 2021-07-06 Massachusetts Institute Of Technology Additive manufacturing of viscoelastic materials
US10633772B2 (en) 2017-01-12 2020-04-28 Massachusetts Institute Of Technology Active woven materials
US10549505B2 (en) 2017-01-12 2020-02-04 Massachusetts Institute Of Technology Active lattices
JP2020512943A (ja) 2017-04-04 2020-04-30 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー ゲル支持環境における付加製造

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322257A2 (de) * 1987-12-23 1989-06-28 Cubital Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Modellieren in drei Dimensionen
US20020016386A1 (en) * 2000-03-13 2002-02-07 Eduardo Napadensky Compositions and methods for use in three dimensional model printing
US6450393B1 (en) * 1998-06-30 2002-09-17 Trustees Of Tufts College Multiple-material prototyping by ultrasonic adhesion
US6780572B1 (en) * 1999-08-05 2004-08-24 Toudai Tlo, Ltd. Optical lithography
US20050058573A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-17 Frost James Dahle Use of rapid prototyping techniques for the rapid production of laboratory or workplace automation processes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263130A (en) * 1986-06-03 1993-11-16 Cubital Ltd. Three dimensional modelling apparatus
US5286573A (en) * 1990-12-03 1994-02-15 Fritz Prinz Method and support structures for creation of objects by layer deposition
US7372616B2 (en) * 2001-12-06 2008-05-13 Microfabrica, Inc. Complex microdevices and apparatus and methods for fabricating such devices
DE102004052365B4 (de) * 2004-10-28 2010-08-26 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Rapid-Prototyping-Modells, eines Grünlings, eines Keramikbauteils und eines metallischen Bauteils

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322257A2 (de) * 1987-12-23 1989-06-28 Cubital Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Modellieren in drei Dimensionen
US6450393B1 (en) * 1998-06-30 2002-09-17 Trustees Of Tufts College Multiple-material prototyping by ultrasonic adhesion
US6780572B1 (en) * 1999-08-05 2004-08-24 Toudai Tlo, Ltd. Optical lithography
US20020016386A1 (en) * 2000-03-13 2002-02-07 Eduardo Napadensky Compositions and methods for use in three dimensional model printing
US20050058573A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-17 Frost James Dahle Use of rapid prototyping techniques for the rapid production of laboratory or workplace automation processes

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