WO2011067339A1 - Druckkopf-reinigungsvorrichtung - Google Patents

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WO2011067339A1
WO2011067339A1 PCT/EP2010/068746 EP2010068746W WO2011067339A1 WO 2011067339 A1 WO2011067339 A1 WO 2011067339A1 EP 2010068746 W EP2010068746 W EP 2010068746W WO 2011067339 A1 WO2011067339 A1 WO 2011067339A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
printhead
cleaning
wiper
recess
wiping
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/068746
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Höchsmann
Alexander Müller
Bernd Krabler
Original Assignee
Prometal Rct Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prometal Rct Gmbh filed Critical Prometal Rct Gmbh
Publication of WO2011067339A1 publication Critical patent/WO2011067339A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning

Definitions

  • the present invention relates to a stationary printhead cleaning apparatus according to the preamble of claim 1.
  • a stationary printhead cleaning device is e.g. known from US 2005/0280185 AI.
  • the present invention relates to a stationary printhead cleaning device for and / or in a plant for the layered structure of a shaped body / component.
  • Solidification of the subregion of the respective building material layer may e.g. a printing device having a printhead horizontally movable along a print head carrier is used, which is e.g. may include a plurality of modules each having a plurality of nozzles
  • a suitable flowable, especially liquid, treatment agent such as a binder, for example, a resin which contributes to the selective solidification of the partial area, can be applied / printed onto the layer to be consolidated.
  • a binder for example, a resin which contributes to the selective solidification of the partial area
  • Particle material is mixed.
  • Treatment agent is usually highly viscous and can in some circumstances, stick to the nozzle or printhead bottoms. Likewise, swirled particulate material can adhere to the underside of the printhead (see, for example, DE 10 2008 019 330 A1).
  • Affect orifices e.g. There may be a distraction and / or deformation of the binder droplets, and / or tear the topmost particle layer, including the controlled release of the treatment agent and thus the
  • Print head underside comes into contact with the wiper elements (see there Figures 10 to 12A). Furthermore, from this
  • Printhead cleaning device known (see Figures 1, 10A and 10B).
  • DE 10 2007 040 565 A1 discloses an ink jet printer in the printhead device of which a wiper unit traveling with the printhead device is installed. The
  • comparatively complex trained wiper unit has wiper blades which are mounted on an endless belt which runs over two rollers.
  • the invention provides a printhead cleaning device according to claim 1 and a system for the layered construction of a component, which is provided with a printhead cleaning device according to the invention.
  • the printhead cleaning device according to the invention is e.g. intended for a so-called. Rapid prototyping plant.
  • the printhead cleaning device according to the invention is provided for a printing process in which the selective solidification of the portion of the
  • the building material comprises particulate material, which can be applied by means of a coater layer by layer on a construction field, such as a construction platform. That from the
  • Printhead nozzle output processing agent may, for example, a first binder component or a first
  • Component mixture (e.g., a resin) of a
  • Be multi-component binder wherein the building material, a second binder component or a second
  • Component mixture for example a so-called hardener or activator
  • the binder dispensed from the printing nozzle may already be activated or be such that it can be used without
  • the printhead cleaning device has a depression and at least one wiping element, which is rotatably supported in the recess.
  • the recess may be e.g. be formed trough-shaped.
  • the wiping element can, for example, as a wiper lip or
  • Wiper blade be formed (similar to the wiper lip of a windshield wiper or the wiper lip of a handset, which is used for stripping glass surfaces).
  • a wiper lip may for example be made of a suitable rubber or silicone material, wherein the material is selected such that with the wiper lip on the
  • the wiping element may be formed as a brush, that is, having a plurality of hairs or bristles. Additionally or alternatively, the wiping element may be formed as a sponge. It It is also possible to provide a plurality of wiping elements, for example a wiping element per printhead nozzle.
  • the at least one wiper element or the wiper lip has an elongate shape, for example a strip shape.
  • the length of the at least one wiper element is approximately equal to the length of the recess. For example, two laterally juxtaposed
  • Wiper lips be provided. Furthermore, it is possible to arrange two or more wiping elements such that at least one wiping element is always in the printhead cleaning position while another wiping element is being cleaned, thereby ensuring that a fresh, clean wiping element is always available.
  • the at least two wiping elements e.g. at two
  • the at least one wiping element can be moved back from a printhead cleaning position to a wiping element regeneration position and back to the printhead cleaning position (relative to FIG.
  • the printhead cleaning position shows the at least one wiper element for cleaning the printhead nterseite or the at least one printhead nozzle upwards and is at least partially disposed above the recess.
  • the wiping surface of the wiping member which is used to clean / contact the printhead side and comes into contact with it faces upward and is located above the recess.
  • the wiping element or the effective wiping surface thereof be perpendicular or inclined by a certain amount relative to the vertical, as long as the wiper element facing upward, in particular facing away from the depression. If the wiping element is supported in the recess, this projects
  • Wiping element in this position at least partially out of the opening of the recess (i.e., with the effective
  • the cleaning of the printhead base in the printhead cleaning position occurs e.g. by a relative movement between wiping element and printhead, e.g. by a horizontal relative movement between printhead and wiping element, e.g. by a horizontal movement of the
  • the at least one wiping element can at least in the printhead cleaning position, e.g. be fixed in both positions.
  • the wiping element can be moved to the wiping element regeneration position to clean the wiping element itself.
  • the wiping element is at least partially in the recess (i.e., the effective wiping surface of the wiping element is in the recess) so that the wiping element within the recess can be cleaned, i. the wiping surface to be cleaned does not project out of the recess in this position, so that cleaning / regeneration of the wiping surface can take place.
  • the wiping surface may be e.g. pointing downwards, especially in the direction of the bottom of the recess (with pivotable design of the wiper element).
  • the printhead can be cleaned in a reliable manner, since there is always a clean wiper element available.
  • the wiping element In order to move the wiping element or its wiping surface into the interior of the recess for cleaning, the wiping element is rotatably supported, in particular rotationally movably supported in the recess, so that it can be pivoted from the printhead cleaning position into the wiping element regeneration position. In this case, the wiping element in the
  • Wiping element regeneration position with its wiping surface e.g. towards the bottom of the well.
  • the wiping element can rotate about a support in the
  • the carrier may be formed in two parts, with a holding part for holding the
  • a wiping member and a rotary member e.g., a shaft which is rotatably supported in the recess and on which
  • Holding part in particular releasably / exchangeable is attached.
  • the recess is designed such that it can be at least partially filled with a cleaning bath, e.g. with a
  • the Deepening eg an inlet and outlet for the
  • the wiping surface of the wiping element is then immersed in the wiping element regeneration position at least partially, preferably completely, in the cleaning bath.
  • Binder drops are removed from the wiping surface or dissolved in the bath.
  • the wiper element is moved back and forth in the cleaning bath.
  • moistened wiper element are provided by the wiping surface of the wiper element until immediately before
  • Head cleaning is moved out of the cleaning bath.
  • This embodiment is particularly suitable
  • the wiper element e.g. be provided with a drive of a
  • Control device can be controlled.
  • one or more nozzles may be provided, which are positioned and aligned such that the wiping element in the wiping element regeneration position with a cleaning fluid, in particular with a liquid solvent for the binder
  • the nozzles are in particular arranged and aligned in such a way that the cleaning fluid dripping off the wiping element and the one falling away from the wiping element / thrown away
  • the printhead cleaning device according to the invention is preferably installed stationarily in a printing system, e.g. next to the construction field near a printhead rest position in which the printhead is parked during a coating operation.
  • control should also encompass a “regulation”, i. the controller may also be a
  • Control device be.
  • the control device is in particular such
  • the relative movement for cleaning the print head can be done, for example, via a movement of the print head, since this is formed horizontally movable anyway.
  • the printhead for its cleaning easily horizontally (possibly several times) are moved over the wiper element.
  • control device is further such
  • Such a sensor signal may e.g. come from a light sensor that the
  • Print head bottom or printhead nozzles scan e.g. while the printhead is in its rest position.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the front end face of a plant 100 according to the invention for the layered construction of a molded article according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a second perspective view of the system according to the invention from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a third perspective view of the installation from FIG. 1, with the housing of the installation being omitted
  • FIG. 4 shows a fourth perspective view of the installation from FIG. 1, with the housing of the installation being omitted
  • FIG. 5 shows a fifth perspective view of the installation from FIG. 1, with the housing of the installation being omitted;
  • FIG. 6 shows a perspective view of a system according to the invention for the layered construction of a molded article according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows a perspective view of the front end side and an adjacent side wall of a construction box 200 according to the invention
  • FIG. 8 shows the view from FIG. 7, wherein the cladding wall on the front end side has been omitted in order to remove the
  • FIG. 9 shows a perspective view of the front face of the Baubox of Figures 7 and 8, wherein the Baubox is arranged on the rail system of the system and wherein the Baubox moved to the unpacking
  • Figure 10 is a perspective view on the front end side and a further side wall of the Baubox, which faces away from the side wall shown in Figure 7,
  • FIG. 11 shows a perspective view of the plant frame and the components of the building box fixing system attached thereto
  • Figure 12 is a front view of the front end of the Baubox, with the Baubox is in the construction position and is fixed to the plant frame
  • Figure 13 is a perspective view of the top of the Baubox or on the building platform recorded therein, with the Baubox in the construction position is
  • Figure 14 is a detail view of the plant fixed
  • Construction field cover which is under formation of a
  • FIG. 15 is a detailed view of formed between the fixed installation Baufeldabdeckung and the Baubox
  • FIGs 16 and 17 are each a perspective view of a mixing device 300 according to the invention.
  • FIG. 18 shows a perspective view of the front end face of a coater 400 according to the invention, wherein FIG
  • Dosing shaft and the reservoir of the coater are each attached to the coater carrier,
  • FIG. 19 is a front perspective view of the coater of FIG. 18 with the coater's receiver tank pivoted away from the coater carrier to a cleaning position to clean, for example, the feeder auger of the receiver tank;
  • FIG. 20 is a rear perspective view of the coater of FIG. 18 with the coater's receiver tank pivoted together with the feed hopper to a cleaning position to clean, for example, the feed port of the metering well.
  • FIG. 21 is a perspective view of the coater of FIG. 18 with the coater incorporated into the plant and in its operative position with the front end wall of the individual coater components omitted;
  • Figure 22 is a perspective view of an inventive
  • a printing device 500 having a printhead carrier and a printhead suspended therefrom,
  • FIG. 23 shows a detailed view of the print head from FIG. 22 and its suspension on the print head carrier.
  • FIG. 23a is a schematic bottom view of the printhead head to illustrate the arrangement of the printheads.
  • Figure 24 is a perspective view of an inventive
  • FIG. 25 shows a perspective view of the coater
  • Figure 26 is a perspective view of a side wall of the
  • Figure 27 is a perspective view of the horizontal
  • Printhead cleaning device 700 which guide shape according to the two shown laterally
  • Figure 28 is a perspective view of the printhead cleaning apparatus of Figure 27 with the two wiping lips in the printhead cleaning position.
  • Figure 29 is a perspective view of the printhead cleaning apparatus of Figure 27 with the two wiper lips in the wiper lip regeneration position
  • FIGS. 30a to 30f show various embodiments of the printhead cleaning device according to the invention.
  • Figures 1 to 5 show a rapid prototyping system 100 according to a first embodiment of the invention, which is equipped for selectively solidifying the building material layers with a printing device. It should be noted at this point that most of the components of the system 100 are also applicable to other rapid prototyping systems.
  • the building box 200, the mixing apparatus 300, the coater 400, and the coater cleaning apparatus 600 can be easily used in a laser sintering facility, with minor modifications if necessary.
  • the plant 100 may be e.g. converted to a laser sintering system by the printhead 500 by a
  • a shaped body for example a casting mold, can be produced directly from previously generated CAD data by forming superimposed one another
  • the molding or the building material layers are built on a building platform 210 of a Baubox 200.
  • Building material layer is always at the same level.
  • the building material has particulate matter.
  • sand can be used for particulate material, in particular a sand such as is commonly used in the art
  • the application of the respective building material layer takes place with a coater 400, which can be moved horizontally over the build platform 210.
  • the coater 400 is conveyed via a mixing device 300
  • movable print head 510 used with a suitable binder on the layer to be consolidated
  • a binder for example, a resin can be used, for example furan resin.
  • a first Binder component eg, the resin
  • a second binder component eg, an activator or hardener
  • Particle material is mixed.
  • the resin selectively printed by the printer reacts with that in the uppermost one
  • Sand layer present hardener, whereby the resin hardens and thereby individual sand grains together
  • the portion to be solidified of the uppermost layer is bonded to the portion to be solidified of the layer located immediately below the upper layer.
  • a molded part can accordingly be used e.g. be formed as follows:
  • the coater 400 and the printing device 500 are accommodated in a housing 110 in which the building process described above takes place.
  • the housing 110 has windows 120a-120d for monitoring the process flow. Furthermore, the
  • Construction position is fixed.
  • the building box 200 in the construction position forms part of the siding, so that no additional door or protection device is necessary.
  • the Baubox 200 is moved out of the housing 110 in the direction indicated in Figure 2 by dashed lines unpacking position. That is, the building box 200 is in the direction of the arrow 201 between a
  • Molded bodies are unpacked and exposed, e.g. by
  • the raising or lowering of the build platform 210 in the unpacking position can be automated or controlled manually via a push button 212 (see FIG. 7). Subsequently, the molded article is e.g. taken by hand and optionally subjected to a final cleaning, such. a brush. Then, the Baubox 200 is free and can be driven again in the housing 110 and in their construction position, so that the next job can be performed.
  • the Baubox 200 is thus constantly moved back and forth between the construction position and the unpacking position, including the Baubox 200 is arranged on a rail system 140 (so-called. Simple shuttle operation). That is, the plant 100 shown in FIGS. 1 to 5 has exactly one building box 200.
  • the rail system 140 so-called. Simple shuttle operation. That is, the plant 100 shown in FIGS. 1 to 5 has exactly one building box 200.
  • Baubox 200 is thus not designed as a swap body, but rather formed fixed to the plant;
  • the Baubox 200 is self-propelled, for which they have a Baubox disen, ie attached to the Baubox, drive 250 with its own drive motor 252 has (see Figure 8 and the description below Baubox), which has a leading in the housing drag chain or tow cable 270th
  • Towing chain 270 is supplied with power (see Figure 8 and the description below Baubox).
  • the plant 100 may also have a second building box 200 'along a second building box 200'
  • Rail system 140 (or a common rail system) and through a second end Baubox- retraction / extension opening in the housing 110, which faces away from the first Baubox- retraction / extension opening, along the arrow 201 between the common construction position and a second
  • Unpacking position is movable back and forth. Consequently, after the completion of a first molding under
  • the first Baubox 200 are driven in their assigned first unpacking position to unpack the molding.
  • the second building box 200 can be moved into the building position and fixed in order to produce a second molding using the second building box 200' (so-called double shuttle) - Business) .
  • double shuttle operation the plant 100 can be operated quasi-continuously, whereas with the simple shuttle system only a batch operation is possible.
  • the Baubox 200 is system-resistant and self-propelled. Otherwise, the corresponds in FIG 6 shown system 100 of the plant 100 shown in Figures 1 to 5.
  • Figures 3 to 5 show the plant 100 without the housing 110.
  • the Baubox 200 is in the construction position, and the build platform 210 has moved up.
  • the print head 510 of the printing device 500 and the coater 400 are each in their parking position. In the respective
  • Parker position coater 400 and printing device 500 are disposed on opposite sides of the build platform 210, in particular, the printhead support 520 and the
  • Coater carrier 430 arranged parallel to each other and parallel to the longitudinal sides of the build platform 210.
  • the two carriers 430 and 520 are movable in the y direction via the build platform 210, i. in the transverse direction of the build platform 210 and perpendicular to the travel direction of the Baubox 200. Further, the print head 510 in the x-direction, i. in the longitudinal direction of the build platform 210, along the print head carrier 520 are moved.
  • the printhead carrier 520 and the coater carrier 430 may also be perpendicular to the longitudinal axis of the
  • Build platform 210 may be arranged, i. to the himself
  • the mixing device 300 is attached to a vertical column 151 of the plant frame 150, above the storage container 410 and above the
  • Feed hopper 440 is arranged to the feed tank 410 via the feed hopper 440 with freshly prepared
  • the system 100 also has a central control device, not shown, with which the process flow and the individual components such as mixing device 300, coater 400, printing device 500, coater cleaning station 600 and printhead cleaning station 700 can be controlled.
  • a central control device not shown, with which the process flow and the individual components such as mixing device 300, coater 400, printing device 500, coater cleaning station 600 and printhead cleaning station 700 can be controlled.
  • Control also includes a “rule”, i. the
  • Control device may also be a control device.
  • the construction box 200 (which is alternatively referred to as building box 200) as well as the rail system 200 provided for the rail system 140 (in particular Figures 7 to 9)
  • the building box has four side walls 221, 223, 224 and 226 each extending in the vertical direction.
  • the front side wall / end wall 221 serves as a lining wall and forms with a vertical
  • Front wall 220 of the Baubox a space for receiving the traction drive 250 and the linear actuator 260 from (see Figure 8).
  • the rear side wall / end wall 223 serves as a cladding wall and forms with a vertical rear wall (not shown) of the Baubox a second
  • the Baubox 200 has a first construction field plate /
  • Cover plate 230 which in each case in the horizontal direction between and perpendicular to the two long
  • the Baubox 200 has a building platform 210 which forms a vertically adjustable container bottom, including the Baureunterseite on a
  • Build platform support (not shown), e.g. a support arm, which is supported by a linear actuator in vertical
  • the building platform top forms the work surface on which the object to be manufactured is built. During the construction process, i. when the Baubox 200 is in the construction position, the movement of the
  • Construction platform controlled by the central control device Further, the position of the build platform 210 may be manually adjusted via a push button 212 attached to the front end wall 220.
  • a plurality of side guide rollers 240 are attached (according to this
  • Embodiment four which cooperate with the rail system 140 to a centering / alignment of the Baubox 200 in / along the y-direction, ie in Baubox transverse direction to allow.
  • the guide rollers 240 may, for example, roll on the inner sides of the rails 141, 142.
  • the two skids 242 are on the inner sides of the rails 141, 142 mounted rollers 144, which are shown in dashed lines in Figure 7. Furthermore, at the
  • Bauboxunterseite a gear 254 attached, which is part of the Bauboxox districten traction drive 250 shown in Figure 8 and which engages the rack 143 of the rail system 140 shown in Figure 9.
  • the Baubox 200 is therefore moved in the x-direction over the rollers 144 away.
  • FIG. 8 shows the construction box 200 without the front end wall 221.
  • the construction box 200 has a construction box travel drive 250 integrated in the construction box as well as a building platform lifting drive 260 integrated in the construction box 200.
  • the Baubox traction drive 250 and the Baure lifting drive 260 are mounted on the front end of the Baubox 200 (between the front end wall 221 and parallel to this
  • the two drives 250, 260 may also be positioned at a different location, e.g. each at the rear end. Alternatively, the two can
  • Embodiment of the invention as shown in Figure 8 at the front end a drive 250 and a
  • Lifting drive 260 is provided, wherein an additional lifting drive (not shown) is provided at the rear end side, which is synchronized with the lifting drive 260.
  • an additional travel drive can also be provided on the rear end side.
  • the Baubox travel drive 250 With the Baubox travel drive 250, the construction box 220 can be moved back and forth between the construction position and the unpacking position in the above-mentioned simple shuttle operation (in the x-axis direction, that is, in the longitudinal direction of the construction box). Due to the own drive 250, a separate device for extending and retracting the Baubox 200 in or out of the housing 110 can be omitted. In addition, the height can be reduced.
  • the Baubox traction drive 250 has a traction drive motor 252, which is part of the Baubox 200.
  • the motor 252 drives the already described above gear 254, which engages in the rack 143.
  • the travel drive 250 is connected to the central control device (also via the drag chain 270), so that the procedure of the Baubox 200 can be automated.
  • the build platform lift drive 260 has a lift drive motor 262 that is part of the build box 200.
  • Construction platform lifting drive 260 also has a rotatable
  • Spindle nut is with the carrier (not shown) connected, which supports the building platform 200 on its underside.
  • a recess in the front wall 221 is provided, through which the support arm engages in order to support the building platform 210 from below.
  • the building platform 210 can be lowered or raised.
  • Such a spindle drive mechanism is described for example in DE 20 2006 010 327 Ul, which is referred to insofar as the spindle drive, comprising the motor, the spindle, the spindle nut and the support arm, is concerned.
  • the Baubox 200 is not a swap body
  • the sealing of the recess in the front wall 221, through which the carrier engages, can be effected, for example, with a metal sheet which functions in the manner of a roller blind and bears against the inside of the front wall 221 when the building platform 210 is lowered, around the support arm recess to
  • Control means connected (also via the drag chain 270), so that the lowering of the build platform 210 during the construction process can be controlled by the control device.
  • the lifting of the build platform 210 in the unpacked position of the building box 200 can either also be controlled by the central controller or manually controlled by operating the push button 212.
  • Baubox 200 integrated linear actuator 260 can thus be used both during the construction process and when unpacking the finished molded body, so that a separate motor for Unpacking can be saved. Furthermore, after completing a construction job, the build platform must be before the
  • Plant frame is mounted, but can immediately after completion of the molding with the baubox serialen
  • Travel drive 250 are moved to the unpacking, in which the build platform 210 on the baubox serial number.
  • Lifting drive 260 is raised.
  • linear actuator 260 and drive 250 on the Baubox 200 also a time savings can be achieved.
  • FIG. 9 shows the construction box 200 on the rail system 200 provided for the construction box 200.
  • the rail system 140 has a first rail 141 and a second rail 142, which are arranged parallel to one another. Furthermore, the rail system 140 has a rack 143 which is arranged parallel to and close to the second rail 142. The teeth of the rack 143 face the first rail 141.
  • the gear box 254 attached to the box bottom engages the teeth of the rack 143 to roll off the rack 143 when the gear is driven by the motor 252.
  • the two guide rollers 240 which are mounted on the side of the second side wall 226 roll (see Fig. 12).
  • the two guide rollers 240 can also roll on the inside of the second rail 142.
  • the two guide rollers 240 which are mounted on the side of the first side wall 226, roll on the inside of the first rail 141.
  • the construction box is thus centered by the guide rollers along / in the y direction.
  • rollers (not shown) are attached to the mutually facing inner surfaces of the rails, over which the Baubox 200 can roll with the skids 242.
  • the Baubox 200 is exactly in the predetermined construction position, for which the Baubox 200 should be centered and fixed in all axial directions.
  • the building box 200 has a stop plate 226a, one on each of the two side walls (second side wall 226 according to this embodiment)
  • Alignment recess 226b and a sensor target 226c Alignment recess 226b and a sensor target 226c.
  • the stopper plate 226a is located rearward in the longitudinal direction, i. near the rear end wall 223, and the recess 226b is located at the front (near the front end wall 221). However, the position of the stopper plate 226a and the position of the recess 226b may also be reversed. In the z direction, the stopper plate 226a and the recess 226b are in the lower portion of the sidewall
  • the alignment recess 226b is cone-shaped.
  • the sensor target 226c is arranged substantially centrally in the longitudinal direction. As shown in FIG. 11, at the plant frame 150, a first pressing member / aligning member 152 cooperating with the aligning recess 226b is a second one
  • Stop plate 226a cooperates, and a sensor 156 attached to the sensor target object 226c
  • the first pressing member 152 and the second pressing member 154 are respectively in the y direction
  • the first pressing member 152 has a mandrel shaped according to the shape of the tapered recess 226b. In particular, the end portion of the first pressing member 152 is cone-shaped.
  • the second pressing element 154 has a bolt with a flat end section.
  • the sensor 156 detects whether the sensor target 226c is in a predetermined position. When the sensor target 226c is in the predetermined position, the sensor outputs a "box-in-position signal" to the central controller. The central control device then causes an extension of the two pressing elements 152, 154, ie a movement in the y-direction to the Baubox 200 out.
  • the first pressing member 152 with the cone in the recess 226c (see Figure 12) and the second pressing member 154 is pressed with the flat end portion against the stop plate 226a, thereby centering and fixing the Baubox 200 in / along the xR.ichtung and on the plant frame. Then the construction process can begin. Since the centering in the y-direction is already done by the guide rollers 240, it is sufficient
  • Bauboxfix istssystem one-sided form i. it is sufficient if only one of the two side walls is provided with the recess 226b and the stop plate 226a.
  • the Baubox 200 is fixed in its construction position.
  • Baufeldumrahmung on the one hand by the two attached to the Baubox 200 horizontal cover plates 230 and 232 and the other by two system side horizontal
  • Boundary plates 158 and 159 (see also Figures 24 and 25) which are attached to the plant frame 150.
  • the first side wall 224 has a step 224d on its upper side or on its upper edge surface, which extends in a horizontal direction between the outer side 224a and the inner side 224b of the first side wall 224.
  • the step 224d adjoins the inner side 224b and is arranged substantially in the same horizontal plane as the two building box side construction field plates 230, 232.
  • a horizontal edge surface 224c is formed, which is lowered relative to the step 224d and forms a sealing surface.
  • the horizontal edge surface 224c adjoins the outside 224a.
  • the amount or the Height by which the sealing surface 224c is lowered relative to the horizontal surface of the step 224d and the two baubox serialen Baufeldplatten 230, 232 is slightly greater than the thickness of the frame-side Baufeldplatte / limiting plate 158, so that sufficient vertical play between the
  • the formed gap s may e.g. have a gap height of 3 to 20 mm, e.g. a gap height of 3 to 10 mm.
  • the sealing surface 224c has such a width that on the one hand sufficient horizontal play between the frame-side
  • Baufeldplatte 158 and the step 224d is present in order to move the Baubox 200 in the construction position and out of this, and that on the other hand a sufficient
  • Construction material run length is provided.
  • the build material run length is the length by which the seal face 224d is surmounted by the frame side build field plate 158 (see Fig. 15), i. the building material run length corresponds to the length of the gap formed between the sealing surface 224c and the frame-side construction field plate 158.
  • the building material run length is selected such that the building material runs dead in the gap s (see FIG. 15). In other words, forms in the gap s a bulk cone of the building material, wherein the length of the bulk cone is less than the building material run length.
  • the thus formed seal between Baubox 200 and frame-side construction field plate 158 is called
  • the second side wall 226 is provided with a step to a Schüttkegendichtung between the Baubox 200 and the frame-side construction field plate 159 form.
  • the Baubox 200 can thus be driven over the integrated travel drive 250 along the x-direction in the construction position and fixed with the above Bauboxfix istsSystem in the construction position, which can be started immediately after the fixation of the Baubox 200 with the Bauj ob. Further
  • Steps such as a lifting of the Baubox 200 are not required. Furthermore, the height of the plant can be kept low because the construction field height is substantially equal to the Baubox dawn.
  • the mixing device 300 is not limited to the use of the "printing equipment” described herein, but rather may be applied in other rapid prototyping equipment / processes, such as e.g. during laser sintering.
  • the mixing device or mixing unit 300 has a
  • Mixer 310 with which a homogeneous mixture of building materials can be produced.
  • the mixer is above the
  • the mixer 310 is here designed as a cylindrical container defining a mixing chamber in which a Rlickgg. Mixing element is arranged, which via a mixing drive is drivable, which is to the central control device
  • the mixing chamber has a funnel-shaped dispensing opening 312 which is in the loading position of
  • Coater 400 (see FIG. 16) is disposed over the coater 400, so that the coater 400 in the
  • Dispensing opening 312 can be fed.
  • the mixer is attached to a vertical pillar 151 of the plant frame 150.
  • the discharge port 312 of the mixer 310 is replaced by a
  • the mixing unit 300 further comprises a first metering tank 320 arranged above the mixer 310, in which fresh molding sand is accommodated, and a second metering tank 330 arranged above the mixer 310, in which
  • the first metering container 320 and the second metering container 330 are each on three load cells 322, 332, the weight of the associated
  • Dosing container 320, 330 detect and which are each connected to the central control device.
  • the two dosing 320, 330 are each via a pipe, with the mixer 310 in connection.
  • Piping is an adjustable fitting (e.g., a flap or valve) provided by the central fitting
  • the first dosing tank 320 and the second dosing tank 330 can each be filled with molding sand via a suction line, not shown, which can be fastened to the connecting piece 326, 336, for which purpose they each have a device 324, 334 for generating
  • the mixing unit 300 can have a third metering container (not shown) arranged above the mixer 310, in which a pulverulent additive is fed, for example via a rotary valve into the mixer 310, which communicates with the central control device.
  • the mixer 310 by means of a metering pump 344 through a liquid line 342 a liquid ⁇ here activator / hardener) metered from a first liquid container 340 and fed controlled.
  • the building material can be fresh during the construction operation directly in the system
  • the individual components are conveyed in pure form to the mixing unit arranged above the coater in the feed station of the plant (solids / powder eg via a suction line, liquids eg via pumps), where the building material mixture is prepared and fed into the coater after its completion , and by opening the valve ⁇ eg Flap or slider) that dominates the discharge opening 312.
  • Figures 18 to 21 show a horizontally movable coater 400 for applying the building material layer on the construction field.
  • the coater 400 has an elongate metering shaft 410 funnel-shaped in cross-section.
  • the metering shaft 410 has a longitudinal slot on its underside 412 for dispensing the building material during the movement of the dosing shaft 410 over the construction field.
  • the metering chute 410 On its upper side, has an upper feed opening 414, through which building material can be supplied to the metering chute 410.
  • the coater 400 further has a collecting container 420 which moves along with the metering shaft and which above the
  • Dosing shaft 410 is arranged and a lower
  • Dispensing opening 422 which dips into the feed opening 414 of the dosing shaft 410 to supply the dosing shaft 410 during the construction process with building material.
  • the metering chute 410 and the storage container 420 are mounted on a coater carrier 430, wherein the
  • Reservoir 420 is pivotally connected to the coater carrier 430, so that it from the support 430 and the
  • Dosing shaft 410 can be pivoted away. In normal operation, the coater carrier 430 is fastened / locked to the carrier 430 as shown in FIG.
  • Locking device 450 having a gripping arm 452, which is shown in FIG.
  • Storage container for a cleaning and / or repair
  • first of all the building container 200 can be moved out of the installation 100 in order to be able to move in the
  • the equipment may be entered and, for example, the storage container 420 may be pivoted away from the metering well 410 and support 430 to clean / repair individual locations / parts of the coater 400, such as the feed opening 414 of the metering well 410, the dispensing opening 422 of FIG
  • Coater 400 due to the pivotable design of the storage container 420 are sized large, yet it can be easily cleaned and / or repaired by a single person, since no lifting device or the like needed to lift the storage container up and away from the dosing shaft.
  • a distributor screw 426 is arranged, which together with the feed container 420
  • Mixing device 300 can be introduced into the storage container 420 into it.
  • the longitudinal slot 412 of the metering shaft 410 is partially covered by a particle material deflection plate 416, which is at a distance above the longitudinal slot 412 parallel to this
  • Printhead 500 is arranged.
  • the printing device 500 has a printhead 510 suspended from the carrier 520, which is provided with a plurality of printhead nozzles 514 for the controlled discharge of resin onto the building material layer to be solidified.
  • the print head 510 has a
  • a plurality of print modules 512 sequentially arranged in printhead-carrier longitudinal direction (x-direction) and each having a plurality of printhead nozzles 514 arranged in series in printhead-carrier transverse direction (y-direction).
  • the printing modules 514 are arranged in two printing module rows, the modules 512 of the one row are arranged offset to the modules 512 of the other row.
  • the printhead 510 is on a guide carriage 530
  • the printhead 510 is disposed below the printhead carrier 520, at least partially engaging under the carrier 520 (see FIG. 23).
  • the center of mass of the print head 510 is located under the print head carrier 520, preferably also under the print head carrier 520
  • Printhead 510 the distance of the printhead base to the top of the layer to be printed can be minimized.
  • tilting torques acting on the guide carriage 530 and its guide on the print head carrier 520 can be reduced, so that the easy movement of the guide carriage 530 of the print head is improved, in particular with small incremental movements, which in turn leads to a
  • the plant can be made narrower since the park position of the printhead carriage 520, in which the printhead carriage 520 is parked between two consecutive printing operations, can be moved closer to the construction field,
  • FIGS. 24 to 26 show a coater cleaning device 600 for cleaning the metering shaft 410 of the above-described coater 400.
  • the coater cleaning device 600 has an elongated brush 610 that extends below the metering shaft 410 of the coater
  • Coater 400 is housed in a building material receptacle 620.
  • the length of the brush 610 is at least as long as the length of the metering well 410.
  • the brush 610 is rotatably supported and is rotatably driven by a wiper drive 612 which is connected to the central one
  • Control device is connected.
  • the central processing unit is connected.
  • Controller controls the entire cleaning process of the coater 400, i. the process of the coater 400 toward the cleaning device 600, the rotational movement of the
  • Coater 400 in its parking position after cleaning may facilitate cleaning of the coater 400, e.g. after a predetermined number of
  • a baffle plate 622 is arranged such that building material, which is stripped by means of the brush 610 of the metering well 410, of the
  • Deflection plate 622 is deflected to the bottom of the building material collection container 620.
  • the construction material catcher 620 enters a storage hopper for excess building material, and the hopper enters a reservoir exit pan 630.
  • the memory Exit trough 630 is above a slot with a
  • Output port 632 provided in an outer wall of the plant housing 110 and through which the build material accumulated in the reservoir can be taken out during the building process, e.g. is sucked, is.
  • Printhead Cleaner 700 The resin to be printed with the printhead 510 may be highly viscous and, under some circumstances, may be attached to the
  • Adhere nozzle openings or on the printhead underside are Adhere nozzle openings or on the printhead underside.
  • printhead cleaner 700 is provided.
  • the cleaning device 700 shown in FIGS. 27 to 29 has a container with a trough-shaped depression 710 in which a cleaning bath / solvent ⁇ not shown) is accommodated. For feeding and discharging the
  • Solvent are formed on a lower portion of the tub, a supply nozzle and a discharge nozzle.
  • Cleaning device 700 further includes two elongated strip-shaped wiper lips 720, which consists of a
  • the wiper lips 720 extend along the tub longitudinal direction and have a length which is only slightly smaller than that of the
  • the two wiper lips 720 are of a
  • the carrier element 730 has a rectangular cross-section holding part, in the top two longitudinal grooves are formed, in which the Wischlippen 720 are inserted.
  • the wiper lips 720 are laterally fixed by two screws, which are screwed into a side surface of the holding part.
  • the holding part is attached to a shaft via three screws. The shaft is opposite to the two longitudinally
  • Rotary motion of the shaft is from the central
  • the two wiper lips 720 can thus be pivoted back and forth between the print head cleaning position shown in FIG. 28 and the wiper lip regeneration position shown in FIG. It is also possible to skew the wiper blade or wiper blade 720, 721 in the printhead cleaning position with respect to both the vertical and the horizontal, i. at an acute angle to the horizontal (see the two outer dashed lines in Fig. 30a). As a result, the angle formed between the print head and the wiper lip and thus the wiping effect or the wiping result can be adjusted / influenced. With the described, relatively simple construction / mechanics can thus a cleaning device with a flexible
  • controllable wiper blade may be provided controllable wiper blade.
  • the rotational movement of the shaft is controlled such that the two wiper lips basically in the in Fig. 29 In the position shown, in which the wiper lips 720 dive into the cleaning bath, so that adhering to the wiper lips binder and particulate material in the
  • Cleaning bath can be solved or at least of the
  • Wiping lips merges into the bath, whereby the wiper lips 720 are cleaned / regenerated automatically.
  • the fill level of the cleaning bath in the recess 710 is preferably selected such that at least the one from the holding part
  • Carrier element support or shaft support comes into contact with the possibly aggressive solvent.
  • control device After a predetermined number of printing passes have been completed, the control device causes a rotation of the shaft through 180 °, so that the two wiper lips 720 are brought from the regeneration position shown in Figure 29 in the printhead cleaning position shown in Figure 28.
  • control device controls the print head 510 in such a way that it points towards the cleaning device 700 and (if appropriate
  • Regeneration position moves and the cleaned printhead 510 moved to its parking position.
  • a plurality of nozzles 750 may be arranged in the trough 710, in particular on the side walls of the trough 710, with which the two wiper lips 720 can be hosed down in their regeneration position.
  • the nozzles 750 may additionally or alternatively to the
  • FIGS. 30a to 30e Further embodiments of the printhead cleaning device are shown in FIGS. 30a to 30e, wherein in FIGS. 30a to 30c the printhead cleaning position is shown in dashed lines.
  • FIGS. 30a to 30c show that the carrier part 730 is at different heights
  • FIGS. 3d and 30e show that a plurality of wiper blades can be arranged in the circumferential direction of the carrier part, with always one wiper blade
  • Wiper blade is in its regeneration position.

Abstract

Eine Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) weist eine Vertiefung (710) und mindestens ein Wischelement (720) auf, welches derart bewegbar gelagert ist, dass das Wischelement aus einer Druckkopf-Reinigungsposition, in der das Wischelement (720) nach oben ausgerichtet ist und zumindest teilweise oberhalb der Vertiefung (710) angeordnet ist, so dass mit dem Wischelement (720) ein Reinigen einer Druckkopfunterseite durchgeführt werden kann, in eine Wischelement-Regenerationsposition, in der das Wischelement (720) zumindest teilweise in der Vertiefung (710) aufgenommen ist, so dass in der Vertiefung eine Reinigung des Wischelements (720) erfolgen kann, sowie in die Druckkopf-Reinigungsposition zurück bewegbar ist.

Description

Druckkopf - Re i ni gungs vor r i c htung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine stationäre Druckkopf- Reinigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 . Eine solche stationäre Druckkopf-Reinigungsvorrichtung ist z.B. aus der US 2005 / 0280185 AI bekannt.
Folglich betrifft die vorliegende Erfindung eine stationäre Druckkopf-Reinigungsvorrichtung für eine und/oder in einer Anlage zum schichtweisen Aufbau eines Formkörpers/Bauteils .
Mit einer Anlage zum schichtweisen Aufbau eines Formkörpers (z.B. eine sog. Rapid-Prototyping-Anlage) können selbst komplexe Formkörper aufgebaut werden durch Ausbilden von übereinander liegenden Baumaterial-Schichten, welche ein
Partikelmaterial aufweisen, und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der nächstfolgenden Schicht. Zur selektiven
Verfestigung des Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial- Schicht kann z.B. eine Druckvorrichtung mit einem entlang eines Druckkopfträgers horizontal verfahrbaren Druckkopf eingesetzt werden, welcher z.B. eine Mehrzahl von Modulen enthalten kann, die jeweils eine Mehrzahl von Düsen
aufweisen. Durch die Druckkopfdüsen kann ein geeignetes fließfähiges, insbesondere flüssiges Behandlungsmittel, wie beispielsweise ein Bindemittel, z.B, ein Harz, das zu der selektiven Verfestigung des Teilbereichs beiträgt, auf die zu verfestigende Schicht aufgegeben/aufgedruckt werden. Hierbei ist es möglich, z.B. ein Mehrkomponentenbindemittel zu verwenden, wobei eine der Bindemittel-Komponenten aufgedruckt wird und eine andere Bindemittel-Komponente mit dem
Partikelmaterial vermengt ist. Das aufzudruckende
Behandlungsmittel ist in der Regel stark viskos und kann unter gewissen Umständen an den Düsenöffnungen bzw. der DruckkopfUnterseite anhaften. Ebenso kann aufgewirbeltes Partikelmaterial an der Druckkopfunterseite anhaften (siehe z.B. DE 10 2008 019 330 AI) .
Derartige Ablagerungen/Anhaftungen von Behandlungsmittel und/oder Partikelmaterial an der Druckkopf nterseite können den Austritt der Behandlungsmitteltropfen aus den
Düsenöffnungen beeinflussen, z.B. kann es zu einem Ablenken und/oder einer Verformung der Bindemitteltropfen kommen, und/oder die oberste Partikelschicht aufreißen, worunter die gesteuerte Abgabe des Behandlungsmittels und damit die
Qualität des herzustellenden Formkörpers leidet. Somit ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, die Druckkopf- Unterseite (= die der Bauplattform zugewandte Seite) bzw. die an der Unterseite angeordneten Düsen zu reinigen.
Aus diesem Grund ist in der DE 10 2008 019 330 AI
vorgeschlagen, den Druckkopf während des Bauprozesses zu vermessen, wobei, wenn die Messwerte vorbestimmte Grenzwerte überschreiten, der Druckkopf zu einer Reinigungsstation verfahren wird. Aus der US 2005/0280185 AI ist eine Reinigungsstation
bekannt, welche mehrere Wischelemente aufweist und in welche der Druckkopf hinein gefahren werden kann, so dass die
DruckkopfUnterseite mit den Wischelementen in Kontakt kommt (vgl. dort Figuren 10 bis 12A) . Ferner ist aus dieser
Druckschrift eine Reinigungsstation bekannt, die eine
Mehrzahl von Düsen aufweist zum Reinigen der
DruckkopfUnterseite (vgl. dort Figur 13A) . Auch aus der DE 60 2004 008 458 T2 ist eine stationäre
Druckkopf-Reinigungsvorrichtung bekannt (siehe dort Figuren 1, 10A und 10B) . DE 10 2007 040 565 AI offenbart einen Tintenstrahldrucker, in dessen Druckkopfvorrichtung eine mit der DruckkopfVorrichtung mitfahrende Wischereinheit installiert ist. Die
vergleichsweise komplex ausgebildete Wischereinheit weist Wischerblätter auf, die auf einem Endlosriemen angebracht sind, der über zwei Walzen läuft.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Druckkopf- Reinigungsvorrichtung bereitzustellen, mit der der Druckkopf auf einfache aber dennoch effiziente und zuverlässige Weise gereinigt werden kann.
Hierzu stellt die Erfindung eine Druckkopf- Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 sowie eine Anlage zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils bereit, welche mit einer erfindungsgemäßen Druckkopf-Reinigungsvorrichtung versehen ist .
Die erfindungsgemäße Druckkopf-Reinigungs orrichtung ist z.B. für eine sog. Rapid-Prototyping-Anlage vorgesehen.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Druckkopf- Reinigungsvorrichtung für ein Druckverfahren vorgesehen, bei dem die selektive Verfestigung des Teilbereichs der
jeweiligen Schicht mit Hilfe eines an einem Druckkopfträger horizontal verfahrbaren Druckkopfes mit mindestens einer Druckkopfdüse zum Ausgeben eines zu der Verfestigung
beitragenden Behandlungsmittels erfolgt. Das Baumaterial weist Partikelmaterial auf, welches mittels eines Beschichters schichtweise auf ein Baufeld, z.B. eine Bauplattform, aufgebracht werden kann. Das aus der
Druckkopfdüse ausgegebene Behandlungsmittel kann zum Beispiel eine erste Bindemittel-Komponente bzw. ein erstes
Komponentengemisch (z.B. ein Harz) eines
Mehrkomponentenbindermaterials sein, wobei dem Baumaterial eine zweite Bindemittel-Komponente bzw. ein zweites
Komponentengemisch (z.B. ein sog. Härter oder Aktivator) des Mehrkomponentenbindermaterials zugegeben ist. Alternativ kann das aus der Druckdüse ausgegebene Bindemittel aber auch bereits aktiviert sein oder derart sein, dass es ohne
Aktivator auskommt. Die erfindungsgemäße Druckkopf-ReinigungsVorrichtung weist eine Vertiefung sowie mindestens ein Wischelement auf, welches drehbewegbar in der Vertiefung abgestützt ist. Die Vertiefung kann z.B. wannenförmig ausgebildet sein. Das Wischelement kann zum Beispiel als Wischlippe oder
Wischblatt ausgebildet sein (ähnlich der Wischlippe eines Scheibenwischers oder der Wischlippe eines Handgeräts, das zum Abstreifen von Glassflächen verwendet wird) . Eine solche Wischlippe kann zum Beispiel aus einem geeigneten Gummi- oder Silikonmaterial hergestellt sein, wobei das Material derart gewählt ist, dass mit der Wischlippe an der
DruckkopfUnterseite bzw. an den Druckdüsen anhaftendes
Baumaterial und/oder Bindemittel durch Abstreifen/Abwischen entfernt werden kann, ohne dabei den Druckkopf bzw. dessen Düse(n) zu beschädigen. Zusätzlich oder alternativ kann das Wischelement als Bürste ausgebildet sein, d.h. eine Mehrzahl von Haaren oder Borsten aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das Wischelement als ein Schwamm ausgebildet sein. Es können auch mehrere Wischelemente, z.B. ein Wischelement je Druckkopfdüse, vorgesehen sein. Z.B. hat das mindestens eine Wischelement bzw. die Wischlippe eine langgestreckte Form, z.B. eine Streifenform. Z.B. ist die Länge des mindestens einen Wischelements ungefähr gleich der Länge der Vertiefung. Z.B. können zwei seitlich nebeneinander angeordnete
Wischlippen vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, zwei oder mehrere Wischelemente derart anzuordnen, dass sich stets mindestens ein Wischelement in der Druckkopf- Reinigungsposition befindet, während ein anderes Wischelement gereinigt wird, wodurch sichergestellt wird, dass stets ein frisches sauberes Wischelement zur Verfügung steht. Hierzu können die mindestens zwei Wischelemente z.B. an zwei
voneinander abgewandten Seiten eines Trägers angebracht sein. Auch ist es möglich, eine Vielzahl von Wischelementen (z.B. vier Wischelemente im Abstand von je 90 ° ) entlang der
Umfangsrichtung eines solchen Trägerelements anzuordnen.
Erfindungsgemäß kann das mindestens eine Wischelement von einer Druckkopf-Reinigungsposition in eine Wischelement- Regenerationsposition und wieder in die Druckkopf- Reinigungsposition zurück bewegt werden (relativ zu der
Vertiefung) . In der Druckkopf-Reinigungsposition zeigt das mindestens eine Wischelement zum Reinigen der Druckkopf nterseite bzw. der mindestens einen Druckkopfdüse nach oben und ist zumindest teilweise oberhalb der Vertiefung angeordnet. Insbesondere zeigt in der Druckkopf-Reinigungsposition die Wischfläche des Wischelements, welche zur Reinigung der Druckkopf nterseite dient/verwendet wird und mit dieser in Kontakt kommt, nach oben und ist oberhalb der Vertiefung angeordnet. Dabei kann das Wischelement bzw. die effektive Wischfläche davon senkrecht stehen oder um einen gewissen Betrag gegenüber der Vertikalen geneigt sein, solange das Wischelement nach oben zeigt, insbesondere von der Vertiefung abgewandt ist. Ist das Wischelement in der Vertiefung abgestützt, so ragt das
Wischelement in dieser Position zumindest teilweise aus der Öffnung der Vertiefung heraus (d.h. mit der effektiven
Wischfläche davon) . Die Reinigung der Druckkopfunterseite in der Druckkopf-Reinigungsposition erfolgt z.B. durch eine Relativbewegung zwischen Wischelement und Druckkopf, z.B. durch eine horizontale Relativbewegung zwischen Druckkopf und Wischelement, z.B. durch eine Horizontalbewegung des
Druckkopfes. Z.B. kann das mindestens eine Wischelement hierzu zumindest in der Druckkopf-Reinigungsposition, z.B. in beiden Positionen, fixiert werden.
Nach dem Reinigen des Druckkopfes kann das Wischelement in die Wischelement-Regenerationsposition bewegt werden, um das Wischelement selbst zu reinigen. In dieser Position befindet sich das Wischelement zumindest teilweise in der Vertiefung (d.h. die effektive Wischfläche des Wischelements befindet sich in der Vertiefung) , so dass das Wischelement innerhalb der Vertiefung gereinigt werden kann, d.h. die zu reinigende Wischfläche ragt in dieser Position nicht aus der Vertiefung heraus, so dass eine Reinigung/Regeneration der Wischfläche erfolgen kann. Dabei kann die Wischfläche z.B. nach unten zeigen, insbesondere in Richtung zu dem Boden der Vertiefung (bei schwenkbarer Ausbildung des Wischelements) .
Durch die obige Anordnung/Ausbildung ist es möglich, das Wischelement während dem Baubetrieb, d.h. online, zwischen zwei aufeinander folgenden Druckkopf-ReinigungsVorgängen zu reinigen, so dass bei der nächsten Druckkopfreinigung ein frisch gereinigtes Wischelement vorliegt. Da das Wischelement für seine eigene Reinigung in die Wisehelernent- Regenerationsposition bewegbar ist, in der die zu reinigende Wischfläche des Wischelements insbesondere vollständig in der Vertiefung aufgenommen ist, kann die Reinigung des
Wischelements problemlos ohne ein Anhalten des Bau obs erfolgen. Somit kann der Druckkopf auf zuverlässige Weise gereinigt werden, da stets ein sauberes Wischelement zur Verfügung steht. Um das Wischelement bzw. dessen Wischfläche zur Reinigung in das Innere der Vertiefung zu bewegen, ist das Wischelement drehbewegbar abgestützt, insbesondere drehbewegbar in der Vertiefung abgestützt, so dass es von der Druckkopf- Reinigungsposition in die Wischelement-Regenerationsposition schwenkbar ist. Dabei kann das Wischelement in der
Wischelement-Regenerationsposition mit seiner Wischfläche z.B. in Richtung zu dem Boden der Vertiefung zeigen. Z.B. kann das Wischelement über einen Träger drehbar in der
Vertiefung abgestützt sein, wobei der Träger an zwei
gegenüberliegenden Wandseiten der Vertiefung drehbar gelagert ist. Dabei ist es vorteilhaft, das Wischelement
lösbar/austauschbar an dem Träger anzubringen, z.B. über eine oder mehrere Schrauben. Ferner kann der Träger zweiteilig ausgebildet sein, mit einem Halteteil zum Halten des
Wischelements und einem Drehteil (z.B. einer Welle), welches drehbar in der Vertiefung abgestützt ist und an dem das
Halteteil insbesondere lösbar/austauschbar befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vertiefung derart ausgebildet, dass sie wenigstens teilweise mit einem Reinigungsbad gefüllt werden kann, z.B. mit einem
Lösungsmittel für das Bindemittel und/oder einem Mittel zum Lösen des Baumaterials von dem Wischelement. Hierzu weist die Vertiefung z.B. einen Zu- und Ablauf für die
Reinigungsflüssigkeit auf. Die Wischfläche des Wischelements ist dann in der Wischelement-Regenerationsposition zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in das Reinigungsbad eingetaucht. Somit ist gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung eine selbstständige Reinigung des Wischelements möglich, da das Wischelement zu seiner Reinigung lediglich in das Bad abgesenkt bzw. hineingeschwenkt werden muss, wodurch die an der Wischfläche anhaftenden Partikel und/oder
Bindemitteltropfen von der Wischfläche entfernt bzw. in dem Bad gelöst werden. Hierbei kann z.B. vorgesehen sein, dass das Wischelement in dem Reinigungsbad hin und her bewegt wird. Ferner kann für die Druckkopfreinigung ein
angefeuchtetes Wischelement bereitgestellt werden, indem die Wischfläche des Wischelements erst unmittelbar vor der
Druckkopfreinigung aus dem Reinigungsbad herausbewegt wird. Für diese Ausführungsform eignet sich besonders ein
schwenkbar ausgebildetes Wischelement, da für dieses bereits ein vergleichsweise geringer Reinigungsbad-Füllstand
ausreichend ist.
Für eine Bewegung des Wischelements zwischen den beiden
Positionen sowie ggf. für die obige Bewegung des
Wischelements in dem Reinigungsbad kann das Wischelement z.B. mit einem Antrieb versehen sein, der von einer
Steuereinrichtung gesteuert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Düsen vorgesehen sein, die derart positioniert und ausgerichtet sind, dass das Wischelement in der Wischelement- Regenerationsposition mit einem Reinigungsfluid, insbesondere mit einem flüssigen Lösungsmittel für das Bindemittel
und/oder Baumaterial, abgespritzt werden kann. Die Düsen sind dabei insbesondere derart angeordnet und ausgerichtet, dass das von dem Wischelement abtropfende Reinigungsfluid und die von dem Wischelement abfallenden / weg geschleuderten
Partikel auf den Boden oder die Seitenwand der Vertiefung treffen.
Die e findungsgemäße Druckkopf-Reinigungsvorrichtung wird bevorzugt stationär in eine Druckanlage eingebaut, z.B. neben dem Baufeld nahe einer Druckkopf-Ruheposition, in welcher der Druckkopf während eines Beschichtungsvorgangs geparkt ist.
Eine solche Anlage weist bevorzugt eine Steuereinrichtung zum Steuern des ReinigungsVorgangs auf, wobei im Sinne dieser Anmeldung von dem Begriff "Steuern" auch ein "Regeln" umfasst sein soll, d.h. die Steuereinrichtung kann auch eine
Regelungseinrichtung sein.
Die Steuereinrichtung ist dabei insbesondere derart
eingerichtet, dass sie zum Reinigen des Druckkopfes zwischen zwei aufeinander folgenden Druckvorgängen eines Baujobs (d.h. während des Baubetriebs) eine Bewegung des Druckkopfes aus der Parkposition zu der Reinigungsvorrichtung, eine Bewegung des Wischelements aus der Wischelement-Reinigungsposition in die Druckkopf-Reinigungsposition und eine Relativbewegung zwischen Wischelement und Druckkopf veranlasst sowie nach der Reinigung des Druckkopfes eine Bewegung des Wischelements zurück in die Wischelement-Regenerationsposition veranlasst.
Die Relativbewegung zur Reinigung des Druckkopfes kann z.B. über eine Bewegung des Druckkopfes erfolgen, da dieser ohnehin horizontal bewegbar ausgebildet ist. Zum Beispiel kann der Druckkopf zu dessen Reinigung einfach horizontal (ggf. mehrmals) über das Wischelement hinwegbewegt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, den Druckkopf über das Wischelement zu fahren und dieses mehrfach aus der Reinigungsposition in die Wischposition und aus dieser zurück in die Regenerationsposition zu bewegen, beispielsweise durch Drehen des Wischelements, so dass der Druckkopf mehrfach abgewischt wird.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ferner derart
eingerichtet, dass sie eine Reinigung des Druckkopfes veranlasst, sobald eine vorbestimmte Anzahl von
Druckvorgängen absolviert wurde oder wenn ein Sensorsignal vorliegt, welches anzeigt, dass ein Reinigen der
Druckkopfdüse erforderlich ist. Ein solches Sensorsignal kann z.B. von einem Lichtsensor stammen, der die
DruckkopfUnterseite bzw. die Druckkopfdüsen abtastet z.B. während der Druckkopf sich in seiner Ruheposition befindet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand verschiedener
Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht auf die vordere Stirnseite einer erfindungsgemäßen Anlage 100 zum schichtweisen Aufbau eines Formköpers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine zweite Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Anlage aus Fig. 1,
Figur 3 eine dritte Perspektivansicht der Anlage aus Fig. 1, wobei das Gehäuse der Anlage weggelassen ist, Figur 4 eine vierte Perspektivansicht der Anlage aus Fig. 1, wobei das Gehäuse der Anlage weggelassen ist, Figur 5 eine fünfte Perspektivansicht der Anlage aus Fig. 1, wobei das Gehäuse der Anlage weggelassen ist,
Figur 6 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zum schichtweisen Aufbau eines Formköpers gemäß einer zweiten Ausführungs form der Erfindung,
Figur 7 eine Perspektivansicht auf die vordere Stirnseite und eine benachbarte Seitenwand einer erfindungsgemäßen Baubox 200,
Figur 8 die Ansicht aus Figur 7, wobei die Verkleidungswand an der vorderen Stirnseite weggelassen ist, um den
Fahrantrieb und den Hubantrieb der Baubox zu zeigen, Figur 9 eine Perspektivansicht auf die vordere Stirnseite der Baubox aus den Figuren 7 und 8, wobei die Baubox auf dem Schienensystem der Anlage angeordnet ist und wobei die Baubox in die Entpackungsposition gefahren ist, Figur 10 eine Perspektivansicht auf die vordere Stirnseite sowie eine weitere Seitenwand der Baubox, welche der in Figur 7 gezeigten Seitenwand abgewandt ist,
Figur 11 eine Perspektivansicht des Anlagenrahmens und der daran angebrachten Komponenten des Bauboxfixierungssystems, Figur 12 eine Frontalansicht auf die vordere Stirnseite der Baubox, wobei sich die Baubox in der Bauposition befindet und an dem Anlagenrahmen fixiert ist, Figur 13 eine Perspektivansicht auf die Oberseite der Baubox bzw. auf die darin aufgenommene Bauplattform, wobei sich die Baubox in der Bauposition befindet,
Figur 14 eine Detailansicht der anlagenfesten
Baufeldabdeckung, welche sich unter Ausbildung einer
Labyrinthdichtung entlang einer Seitenwand der Baubox
erstreckt ,
Figur 15 eine Detailansicht der zwischen der anlagenfesten Baufeldabdeckung und der Baubox ausgebildeten
Labyrinthdichtung , die Figuren 16 und 17 jeweils eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 300,
Figur 18 eine Perspektivansicht auf die vordere Stirnseite eines erfindungsgemäßen Beschichters 400, wobei der
Beschichter in seiner Betriebsposition ist, d.h. der
Dosierschacht und der Vorlagebehälter des Beschichters sind jeweils an dem Beschichter-Träger befestigt,
Figur 19 eine Perspektivansicht des Beschichters aus Fig. 18 von vorne, wobei der Vorlagebehälter des Beschichters von dem Beschichter-Träger weg in eine Reinigungsposition geschwenkt ist, um z.B. die Verteilerschnecke des Vorlagebehälters zu reinigen, Figur 20 eine Perspektivansicht des Beschichters aus Fig. 18 von hinten, wobei der Vorlagebehälter des Beschichters zusammen mit dem Zuführtrichter in eine Reinigungsposition geschwenkt ist, um z.B. die Zuführöffnung des Dosierschachts zu reinigen,
Figur 21 eine Perspektivansicht des Beschichters aus Fig. 18, wobei der Beschichter in die Anlage eingebaut ist und in seiner Betriebsposition ist und wobei die vordere Stirnwand der einzelnen Beschichter-Komponenten weggelassen ist,
Figur 22 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen
Druckvorrichtung 500, welche einen Druckkopfträger und einen daran aufgehängten Druckkopf aufweist,
Figur 23 eine Detailansicht des Druckkopfes aus Fig. 22 und dessen Aufhängung an dem Druckkopfträger ,
Figur 23a eine schematische Unteransicht des Druckkopfköpfes , um die Anordnung der Druckko fdüsen zu veranschaulichen,
Figur 24 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen
Beschichter-Reinigungsvorrichtung 600 , Figur 25 eine Perspektivansicht der Beschichter-
ReinigungsVorrichtung aus Figur 24 und des Beschichters,
Figur 26 eine Perspektivansicht auf eine Seitenwand des
Anlagengehäuses ,
Figur 27 eine Perspektivansicht von dem horizontal
verfahrbaren Druckkopf in seiner Ruhe- bzw. Parkposition und von einer benachbart zu dem Druckkopf angeordneten erfindungsgemäßen Druckkopf-Reinigungsvorrichtung 700, welche gemäß der gezeigten Aus führungsform zwei seitlich
nebeneinander angeordnete Wischlippen aufweist, Figur 28 eine Perspektivansicht der Druckkopf- Reinigungsvorrichtung aus Figur 27, wobei sich die zwei Wischlippen in der Druckkopf-Reinigungsposition befinden,
Figur 29 eine Perspektivansicht der Druckkopf- Reinigungsvorrichtung aus Figur 27, wobei sich die zwei Wischlippen in der Wischlippen-Regenerationsposition
befinden, und die Figuren 30a bis 30f verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckkopf-Reinigungsvorrichtung.
Anlage 100
Die Figuren 1 bis 5 zeigen eine Rapid-Prototyping-Anlage 100 gemäß einer ersten Ausführungs form der Erfindung, welche zum selektiven Verfestigen der Baumaterial-Schichten mit einer Druckvorrichtung ausgestattet ist. An dieser Stelle wird angemerkt, dass die meisten Komponenten der Anlage 100 auch auf andere Rapid-Prototyping-Anlagen anwendbar sind. Zum Beispiel können die Baubox 200, die Mischvorrichtung 300, der Beschichter 400 und die Beschichter-Reinigungsvorrichtung 600 problemlos, ggf. mit geringfügigen Modifikationen, in einer Anlage zum Lasersintern eingesetzt werden. Mit anderen Worten kann die Anlage 100 z.B. zu einer Laser-Sinter-Anlage umgerüstet werden, indem der Druckkopf 500 durch eine
Strahlungsquelle bzw. einen Laser ersetzt wird. Mit der Anlage 100 kann ein Formkörper, z.B. eine Gussform, unmittelbar aus zuvor generierten CAD-Daten hergestellt werden durch Ausbilden von übereinander liegenden
Baumaterialschichten und durch selektives Verfestigen von Teilbereichen der jeweiligen Baumaterialschicht vor dem
Ausbilden der nächsten Schicht.
Der Formkörper bzw. die Baumaterialschichten werden auf einer Bauplattform 210 einer Baubox 200 aufgebaut. Die Bauplattform 210 ist höhenverstellbar und kann vor dem Auftragen einer neuen Baumaterialschicht um eine Schichtdicke abgesenkt werden, so dass die Arbeitsebene (= oberste
Baumaterialschicht) stets auf dem selbem Niveau ist. Das Baumaterial weist Partikelmaterial auf. Als
Partikelmaterial kann zum Beispiel Sand eingesetzt werden, insbesondere ein Sand wie er üblicherweise in der
Gießereitechnik verwendet wird. Das Aufbringen der jeweiligen Baumaterialschicht erfolgt mit einem Beschichter 400, der horizontal über die Bauplattform 210 hin verfahrbar ist. Der Beschichter 400 wird über eine Mischvorrichtung 300 mit
Baumaterial gespeist.
Zur selektiven Verfestigung der jeweiligen Baumaterialschicht wird eine Druckvorrichtung 500 mit einem horizontal
verfahrbaren Druckkopf 510 eingesetzt, mit dem ein geeignetes Bindemittel auf die zu verfestigende Schicht
aufgegeben/aufgedruckt werden kann, wozu der Druckkopf 510 mäanderförmig über die Baumaterialschicht hinweg gefahren wird. Das Partikelmaterial "verklebt" bzw. verfestigt das
Partikelmaterial selektiv. Als Bindemittel kann z.B. ein Harz eingesetzt werden, z.B. Furanharz. Zudem ist es möglich, ein Mehrkomponentenbindemittel zu verwenden, wobei eine erste Bindemittel-Komponente (z.B. das Harz) über den Druckkopf 510 aufgedruckt wird, und wobei eine zweite Bindemittel- Komponente (z.B. ein Aktivator oder Härter) mit dem
Partikelmaterial vermengt ist. Das durch den Drucker selektiv aufgedruckte Harz reagiert mit dem in der obersten
Sandschicht vorliegenden Härter, wodurch das Harz aushärtet und dadurch einzelne Sandkörner miteinander
verbindet/verklebt. Zudem wird durch das aushärtende Harz der zu verfestigende Abschnitt der obersten Schicht mit dem zu verfestigenden Abschnitt der unmittelbar unter der oberen Schicht angeordneten Schicht verbunden.
Vereinfacht wiedergegeben kann ein Formteil demnach z.B. wie folgt ausgebildet werden:
1. Bereitstellen einer Baumaterialmischung, enthaltend
Formsand und Härter, unter Verwendung des Mischers 300 ,
2. Chargenweiser/Schichtweiser Auftrag des Baumaterials auf die Bauplattform 210 des Baubehälters 200 mit Hilfe des
Beschichters 400 ,
3. Eindosieren von Harz in die oberste Baumaterialschicht unter Verwendung der Druckvorrichtung 500
4 . und Wiederholen der Schritte 2 und 3 , bis der Formkörper fertiggestellt ist. Der Beschichter 400 und die Druckvorrichtung 500 sind in einem Gehäuse 110 untergebracht, in dem der oben beschriebene Bauprozess abläuft. Das Gehäuse 110 weist Fenster 120a-120d auf zum Beobachten des Prozessablaufs. Ferner weist das
Gehäuse 110 eine stirnseitige Baubox-Einfahr/Ausfahr-Öffnung 130 auf, durch welche die Baubox 200 in das Gehäuse 110 hinein und aus diesem heraus gefahren werden kann. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird die Baubox-Einfahr/Ausf hr- Öffnung 130 durch eine hintere Stirnwand/Verkleidungswand 223 der Baubox 200 geschlossen, wenn die Baubox 200 in der
Bauposition fixiert ist. Mit anderen Worten bildet die Baubox 200 in der Bauposition einen Teil der Anlagenverkleidung, so dass keine zusätzliche Tür oder Schutzvorrichtung notwendig ist .
Nach Fertigstellung des Formköpers wird die Baubox 200 aus dem Gehäuse 110 heraus in die in Figur 2 durch gestrichelte Linien angedeutete Entpackungsposition gefahren. D.h., die Baubox 200 ist in Richtung des Pfeils 201 zwischen einer
Bauposition und einer Entpackungsposition verfahrbar (siehe Figur 2) . In der Entpackungsposition kann der fertige
Formkörper ausgepackt und freigelegt werden, z.B. durch
Anheben bzw. nach oben Fahren der Bauplattform 210 und durch Wegblasen oder Absaugen des losen, nicht verfestigten
Formsands. Das Anheben bzw. Absenken der Bauplattform 210 in der Entpackungsposition kann automatisiert erfolgen oder manuell über einen Druckknopf 212 gesteuert werden (siehe Figur 7) . Anschließend wird der Formkörper z.B. per Hand entnommen und ggf. einer abschließenden Reinigung unterzogen, wie z.B. einem Abbürsten. Daraufhin ist die Baubox 200 frei und kann erneut in das Gehäuse 110 bzw. in ihre Bauposition gefahren werden, so dass der nächste Baujob ausgeführt werden kann .
Die Baubox 200 wird somit ständig zwischen der Bauposition und der Entpackungsposition hin- und hergefahren, wozu die Baubox 200 auf einem Schienensystem 140 angeordnet ist (sog. einfacher Shuttle-Betrieb). D.h., die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Anlage 100 weist genau eine Baubox 200 auf. Die
Baubox 200 ist somit nicht als Wechselbehälter ausgebildet, sondern vielmehr anlagenfest ausgebildet; insbesondere ist die Baubox 200 selbstfahrend ausgebildet, wozu sie einen bauboxseitigen, d.h. an der Baubox angebrachten, Fahrantrieb 250 mit eigenem Fahrmotor 252 aufweist (siehe Figur 8 sowie die unten stehende Beschreibung der Baubox) , der über eine in das Gehäuse führende Schleppkette bzw. Schleppkabel 270
(siehe Figuren 2 und 3) mit Strom versorgt wird; ferner weist die Baubox 200 einen bauboxseitigen Hubantrieb 260 mit eigenem Hubmotor 262 auf, welcher ebenfalls über die
Schleppkette 270 mit Strom versorgt wird (siehe hierzu Figur 8 sowie die unten stehende Beschreibung der Baubox) .
Wie in Figur 6 gezeigt ist, kann die Anlage 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung aber auch eine zweite Baubox 200 ' aufweisen, die entlang eines zweiten
Schienensystems 140 (oder eines gemeinsamen Schienensystems) und durch eine zweite stirnseitige Baubox-Einfahr/Ausfahr- Öffnung in dem Gehäuse 110 , welche der ersten Baubox- Einfahr/Ausfahr-Öffnung abgewandt ist, entlang des Pfeils 201 zwischen der gemeinsamen Bauposition und einer zweiten
Entpackungsposition hin- und herfahrbar ist. Folglich kann nach der Fertigstellung eines ersten Formkörpers unter
Verwendung der ersten Baubox 200 , die erste Baubox 200 in die ihr zugeordnete erste Entpackungsposition gefahren werden, um den Formkörper auszupacken. Sobald die Anlage 100 frei ist, d.h. die erste Baubox 200 aus der Anlage heraus gefahren ist, kann die zweite Baubox 200 ' in die Bauposition gefahren und fixiert werden, um einen zweiten Formkörper unter Verwendung der zweiten Baubox 200 ' herzustellen (sog. doppelter Shuttle- Betrieb) . Mit dem doppelten Shuttle-Betrieb kann die Anlage 100 quasi-kontinuierlich betrieben werden, wohingegen mit dem einfachen Shuttle-System lediglich ein Batchbetrieb möglich ist. Die Baubox 200 ' ist wie die Baubox 200 anlagenfest und selbstfahrend ausgebildet. Im Übrigen entspricht die in Figur 6 gezeigte Anlage 100 der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Anlage 100.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen die Anlage 100 ohne das Gehäuse 110. Die Baubox 200 befindet sich in der Bauposition, und die Bauplattform 210 ist nach oben gefahren. Der Druckkopf 510 der Druckvorrichtung 500 und der Beschichter 400 befinden sich jeweils in ihrer Parkposition. In der jeweiligen
Parkposition sind Beschichter 400 und Druckvorrichtung 500 an gegenüberliegenden Seiten der Bauplattform 210 angeordnet, insbesondere sind der Druckkopfträger 520 und der
Beschichter-Träger 430 parallel zueinander sowie parallel zu den Längsseiten der Bauplattform 210 angeordnet. Die beiden Träger 430 und 520 sind in y-Richtung über die Bauplattform 210 hin verfahrbar, d.h. in Querrichtung der Bauplattform 210 und senkrecht zu der Verfahrrichtung der Baubox 200. Ferner kann der Druckkopf 510 in x-Richtung, d.h. in Längsrichtung der Bauplattform 210, entlang des Druckkopfträgers 520 verfahren werden. In einer alternativen Ausführungsform können der Druckkopf-Träger 520 und der Beschichter-Träger 430 allerdings auch senkrecht zu der Längsachse der
Bauplattform 210 angeordnet sein, d.h. an den sich
gegenüberliegenden kurzen Seiten der Bauplattform 210, so dass sie in x-Richtung über die Bauplattform 210 hinweg verfahrbar sind. Die Mischvorrichtung 300 ist an einer vertikalen Säule 151 des Anlagenrahmens 150 befestigt und zwar oberhalb des Vorlagebehälters 410 und oberhalb des
Zuführtrichters 440 des Beschichters 400, wobei die
Ausgabeöffnung 312 des Mischers 310 in der
Beschickungsposition des Beschichters 400 über dem
Zuführtrichter 440 angeordnet ist, um den Vorlagebehälter 410 über den Zuführtrichter 440 mit frisch zubereitetem
Baumaterial zu beschicken. Die Anlage 100 weist ferner eine nicht gezeigte zentrale Steuereinrichtung auf, mit der der Prozessablauf und die einzelnen Komponenten wie Mischvorrichtung 300, Beschichter 400, Druckvorrichtung 500, Beschichter-Reinigungsstation 600 und Druckkopf-ReinigungsStation 700 gesteuert werden können. Im Sinne dieser Anmeldung soll dabei von dem Begriff
"Steuern" auch ein "Regeln" umfasst sein, d.h. die
Steuereinrichtung kann auch eine Regelungseinrichtung sein.
Baubox 200
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 15 die Baubox 200 (welche alternativ auch als Baubehälter 200 bezeichnet wird) sowie das für die Baubox 200 vorgesehene Schienensystem 140 (insbesondere Figuren 7 bis 9), das
Bauboxfixierungssystem zum Ausrichten und Fixieren der Baubox 200 an dem Anlagenrahmen 150 (Figuren 10 bis 12) sowie die Baufeldabdeckung (Figuren 13 bis 15) im Detail beschrieben.
Wie in Figur 7 gezeigt ist, weist die Baubox vier Seitenwände 221, 223, 224 und 226 auf, welche sich jeweils in vertikaler Richtung erstrecken. Die vordere Seitenwand/Stirnwand 221 dient als Verkleidungswand und bildet mit einer vertikalen
Vorderwand 220 der Baubox einen Zwischenraum zur Aufnahme des Fahrantriebs 250 und des Hubantriebs 260 aus (siehe Figur 8) . Auf die gleiche Weise dient die hintere Seitenwand/Stirnwand 223 als Verkleidungswand und bildet mit einer vertikalen Rückwand (nicht gezeigt) der Baubox einen zweiten
Zwischenraum zur Aufnahme eines weiteren Hubantriebs (nicht gezeigt) aus. Die beiden Seitenwände 224 und 226 bilden zusammen mit der Vorderwand 220 und der Rückwand einen nach oben und unten offenen Behälter bzw. Begrenzungsrahmen aus, der im Längsschnitt rechteckig ausgebildet ist, d.h. der Begrenzungsrahmen hat zwei kurze Seitenwände sowie zwei lange Seitenwände .
Ferner weist die Baubox 200 eine erste Baufeldplatte/
Abdeckungsplatte 232 und eine zweite Baufeldplatte/
Abdeckungsplatte 230 auf, welche sich jeweils in horizontaler Richtung zwischen und senkrecht zu den beiden langen
Seitenwänden 224 und 226 erstrecken und den ersten bzw.
zweiten Zwischenraum nach oben abdecken. Wenn sich die Baubox 200 in der Bauposition befindet, bilden die beiden Platten 230, 232 einen der Teil der Baufeldabdeckung aus (siehe z.B. Figur 13 ) .
Ferner weist die Baubox 200 eine Bauplattform 210 auf, die einen in vertikaler Richtung höhenverstellbaren Behälterboden ausbildet, wozu die Bauplattformunterseite auf einem
Bauplattform-Träger (nicht gezeigt), z.B. einem Tragarm, abgestützt ist, der über einen Hubantrieb in vertikaler
Richtung verfahrbar ist. Die Bauplattformoberseite bildet die Arbeitsfläche, auf der das herzustellende Objekt aufgebaut wird. Während des Bauprozesses, d.h. wenn sich die Baubox 200 in der Bauposition befindet, wird die Bewegung der
Bauplattform durch die zentrale Steuereinrichtung gesteuert. Ferner kann die Position der Bauplattform 210 über einen an der vorderen Stirnwand 220 angebrachten Druckknopf 212 manuell eingestellt werden. An der Unterseite der Baubox 200 sind eine Mehrzahl von seitlichen Führungsrollen 240 angebracht (gemäß dieser
Ausführungsform vier) , welche mit dem Schienensystem 140 zusammenwirken, um eine Zentrierung/Ausrichtung der Baubox 200 in/entlang der y-Richtung, d.h. in Baubox-Querrichtung, zu ermöglichen. Die Führungsrollen 240 können z.B. an den Innenseiten der Schienen 141 , 142 abrollen. Ferner ist an der Unterseite bzw. unteren Stirnfläche/Randfläche der ersten Seitenwand 224 sowie an der Unterseite der zweiten Seitenwand 226 jeweils eine leistenförmige Gleitkufe 242 angebracht, wobei die beiden Gleitkufen 242 auf an den Innenseiten der Schienen 141 , 142 angebrachten Rollen 144 stehen, welche in Figur 7 gestrichelt dargestellt sind. Ferner ist an der
Bauboxunterseite ein Zahnrad 254 angebracht, das Teil des in Figur 8 gezeigten bauboxseitigen Fahrantriebs 250 ist und das in die in Figur 9 gezeigte Zahnstange 143 des Schienensystems 140 eingreift. Bei einer Drehbewegung des Zahnrads 254 wird die Baubox 200 daher in x-Richtung über die Rollen 144 hinweg bewegt.
Figur 8 zeigt die Baubox 200 ohne die vordere Stirnwand 221 . Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, weist die Baubox 200 einen in die Baubox integrierten Baubox-Fahrantrieb 250 sowie einen in die Baubox 200 integrierten Bauplattform-Hubantrieb 260 auf. In der gezeigten Aus führungsform sind der Baubox- Fahrantrieb 250 und der Bauplattform-Hubantrieb 260 an der vorderen Stirnseite der Baubox 200 angebracht (zwischen der vorderen Stirnwand 221 und der parallel zu dieser
angeordneten Vorderwand 221 ) . Dies hat den Vorteil, dass die Schleppkette/Schleppkabel 270 für die elektrischen Anschlüsse (vgl. Figuren 2 und 3 ) kürzer ausgeführt werden kann und einfacher zu führen ist, da die vordere Stirnseite 220 in der Entpackungsposition der Baubox dem Gehäuse 110 der Anlage zugewandt ist. Die beiden Antriebe 250 , 260 können aber auch an einer anderen Stelle positioniert sein, z.B. jeweils an der hinteren Stirnseite. Alternativ können die beiden
Antriebe 250 , 260 auch auf die vordere und die hintere Stirnseite verteilt sein. Gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung sind wie in Figur 8 gezeigt an der vorderen Stirnseite ein Fahrantrieb 250 sowie ein
Hubantrieb 260 vorgesehen, wobei an der hinteren Stirnseite ein zusätzlicher Hubantrieb (nicht gezeigt) bereitgestellt ist, der mit dem Hubantrieb 260 synchronisiert ist. In einer weiteren Ausführungsform kann zudem auch ein zusätzlicher Fahrantrieb an der hinteren Stirnseite vorgesehen sein. Mit dem Baubox-Fahrantrieb 250 kann die Baubox 220 zwischen der Bauposition und der Entpackungsposition im oben erwähnten einfachen Shuttle-Betrieb hin- und hergefahren werden (in x- Achsenrichtung, d.h. in Längsrichtung der Baubox). Aufgrund des eigenen Fahrantriebs 250 kann eine separate Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren der Baubox 200 in das bzw. aus dem Gehäuse 110 entfallen. Zudem kann die Aufbauhöhe reduziert werden. Der Baubox-Fahrantrieb 250 weist einen Fahrantriebs- Motor 252 auf, der Bestandteil der Baubox 200 ist. Die
Stromversorgung des Fahrantrieb-Motors 252 erfolgt über eine Schleppkette 270 (vgl. Figuren 2 und 3) . Der Motor 252 treibt das bereits oben beschriebene Zahnrad 254 an, das in die Zahnstange 143 eingreift. Der Fahrantrieb 250 ist mit der zentralen Steuereinrichtung verbunden (ebenfalls über die Schleppkette 270) , so dass das Verfahren der Baubox 200 automatisiert erfolgen kann.
Der Bauplattform-Hubantrieb 260 weist einen Hubantrieb-Motor 262 auf, der Bestandteil der Baubox 200 ist. Der
Bauplattform-Hubantrieb 260 weist ferner eine drehbar
angeordnete Schraubspindel 264 und eine Spindelmutter (nicht gezeigt) auf, welche durch Drehung der Spindel 264 entlang der Spindel nach oben bzw. unten bewegbar ist. Die
Spindelmutter ist dabei mit dem Träger (nicht gezeigt) verbunden, der die Bauplattform 200 an ihrer Unterseite abstützt. Hierzu ist eine Ausnehmung in der Vorderwand 221 vorgesehen, durch die der Tragarm greift, um die Bauplattform 210 von unten abzustützen. Somit kann durch eine Drehung der Spindel die Bauplattform 210 abgesenkt bzw. angehoben werden. Ein solcher Spindeltrieb-Mechanismus ist z.B. in der DE 20 2006 010 327 Ul beschrieben, auf die insofern verwiesen wird als der Spindeltrieb, umfassend den Motor, die Spindel, die Spindelmutter und der Tragarm, betroffen ist. Jedoch ist die Baubox 200 anders als der in der DE 20 2006 010 327 Ul beschriebene Baubehälter nicht als Wechselbehälter
ausgeführt, sondern vielmehr fester Bestandteil der Anlage. Die Abdichtung der Ausnehmung in der Vorderwand 221 , durch die der Träger greift, kann zum Beispiel mit einem Blech erfolgen, das nach der Art eines Rollos funktioniert und sich beim Absenken der Bauplattform 210 auf die Innenseite der Vorderwand 221 anlegt, um die Tragarm-Ausnehmung zu
überdecken/abzudichten. Eine solche Abdichtung ist z.B. in der DE 100 47 615 beschrieben (vgl. dort die Figuren 2 und 3 ) , auf die insofern Bezug genommen wird. Die Stromversorgung des Motors 262 erfolgt wie die Stromversorgung des Motors 252 über die Schleppkette 270 (vgl. Figuren 2 und 3 ) . Zudem ist auch der Bauplattform-Hubantrieb 260 mit der zentralen
Steuereinrichtung verbunden (ebenfalls über die Schleppkette 270 ) , so dass das Absenken der Bauplattform 210 während des Bauprozesses von der Steuereinrichtung gesteuert werden kann. Das Anheben der Bauplattform 210 in der Entpackungsposition der Baubox 200 kann entweder ebenfalls durch die zentrale Steuereinrichtung gesteuert werden oder manuell gesteuert werden durch Betätigen des Druckknopfes 212 . Der in die
Baubox 200 integrierte Hubantrieb 260 kann somit sowohl beim Bauprozess als auch beim Auspacken des fertig gestellten Formkörpers verwendet werden, so dass ein separater Motor zum Auspacken eingespart werden kann. Ferner muss die Bauplattform nach Beendigung eines Baujobs vor dem
Herausfahren aus dem Gehäuse in die Entpackungsposition nicht bis zum unteren Totpunkt abgesenkt werden, wie dies bei
Anlagen der Fall ist, bei denen der Hubantrieb an dem
Anlagenrahmen montiert ist, sondern kann unmittelbar nach Fertigstellung des Formkörpers mit dem bauboxseitigen
Fahrantrieb 250 in die Entpackungsposition gefahren werden, in der die Bauplattform 210 über den bauboxseitigen
Hubantrieb 260 angehoben wird. Somit kann durch die Anordnung von Hubantrieb 260 und Fahrantrieb 250 an der Baubox 200 auch eine Zeitersparnis erzielt werden.
Figur 9 zeigt die Baubox 200 auf dem für die Baubox 200 vorgesehenen Schienensystem 140. Das Schienensystem 140 weist eine erste Schiene 141 und eine zweite Schiene 142 auf, welche parallel zueinander angeordnet sind. Ferner weist das Schienensystem 140 eine Zahnstange 143 auf, die parallel zu und nahe der zweiten Schiene 142 angeordnet ist. Die Zähne der Zahnstange 143 sind der ersten Schiene 141 zugewandt. Das an der Bauboxunterseite angebrachte Zahnrad 254 greift in die Zähne der Zahnstange 143 ein, um an der Zahnstange 143 abzurollen, wenn das Zahnrad über den Motor 252 angetrieben wird. An der der zweiten Schiene 142 zugewandten Seite der Zahnstange 143 rollen die beiden Führungsrollen 240 ab, die auf der Seite der zweiten Seitenwand 226 angebracht sind (vgl. Fig. 12). Zusätzlich oder alternativ können die beiden Führungsrollen 240 aber auch an der Innenseite der zweiten Schiene 142 abrollen. Die beiden Führungsrollen 240, die auf der Seite der ersten Seitenwand 226 angebracht sind, rollen an der Innenseite der ersten Schiene 141 ab. Die Baubox ist somit durch die Führungsrollen entlang/in der y-Richtung zentriert. Zur Reduzierung der Reibung, die bei einem Verfahren der Baubox 200 auftritt, sind an den einander zugewandten Innenflächen der Schienen Rollen (nicht gezeigt) angebracht, über die die Baubox 200 mit den Gleitkufen 242 rollen kann.
Für den Bauprozess ist es wichtig, dass sich die Baubox 200 exakt in der vorbestimmten Bauposition befindet, wozu die Baubox 200 in allen Achsrichtungen zentriert und fixiert sein sollte. Die Zentrierung und Fixierung in y-Richtung erfolgt über das oben beschriebene Führungsrollensystem. In z-
Richtung wird die Baubox durch ihr Eigengewicht ausreichend fixiert. Somit ist nach dem Einfahren der Baubox 200 in das Gehäuse 110 und in die Bauposition lediglich noch eine
Zentrierung und Fixierung in x-Richtung erforderlich, welche durch das in den Figuren 10 bis 13 gezeigte
BauboxfixierungsSystem erfolgt.
Wie in Figur 10 gezeigt ist, weist die Baubox 200 an einer der beiden Seitenwände (gemäß dieser Ausführungsform an der zweiten Seitenwand 226) ein Anschlagplättchen 226a, eine
Ausricht-Vertiefung 226b und ein Sensorzielobjekt 226c auf. Das Anschlagplättchen 226a ist in Längsrichtung hinten angeordnet, d.h. nahe der hinteren Stirnwand 223, und die Vertiefung 226b ist vorne (nahe der vorderen Stirnwand 221) angeordnet. Die Position des Anschlagplättchens 226a und die Position der Vertiefung 226b können aber auch vertauscht sein. In z-Richtung sind das Anschlagplättchen 226a und die Vertiefung 226b in dem unteren Bereich der Seitenwand
angeordnet. Die Ausricht-Vertiefung 226b ist konusförmig ausgebildet. Das Sensorzielobjekt 226c ist in Längsrichtung im Wesentlichen mittig angeordnet. Wie in Figur 11 gezeigt ist, sind an dem Anlagenrahmen 150 ein erstes Anpresselement/Ausricht-Element 152, welches mit der Ausricht-Vertiefung 226b zusammenwirkt, ein zweites
Anpresselement/Fixierelement 154, welches mit dem
Anschlagplättchen 226a zusammenwirkt, und ein Sensor 156 angebracht, welcher mit dem Sensorzielobjekt 226c
zusammenwirkt. Das erstes Anpresselement 152 und das zweite Anpresselement 154 sind jeweils in y-Richtung
bewegbar/verfahrbar. Die Bewegung der beiden Anpresselemente 152 und 154 wird über die zentrale Steuereinrichtung
gesteuert. Das erste Anpresselement 152 weist einen Dorn auf, der entsprechend der Form der sich verjüngenden Vertiefung 226b geformt ist. Insbesondere ist der Endabschnitt des ersten Anpresselements 152 konusförmig ausgebildet. Das zweite Anpresselement 154 weist einen Bolzen mit einem flach ausgebildeten Endabschnitt auf.
Wenn die Baubox 220 in das Gehäuse 110 hinein gefahren ist, detektiert der Sensor 156, ob das Sensorzielobjekt 226c in einer vorbestimmten Position ist. Wenn das Sensorzielobjekt 226c in der vorbestimmten Position ist, gibt der Sensor ein "Baubox-in-Position-Signal " an die zentrale Steuereinrichtung aus. Die zentrale Steuereinrichtung veranlasst daraufhin ein Ausfahren der beiden Anpresselemente 152, 154, d.h. eine Bewegung in y-Richtung zu der Baubox 200 hin. Dadurch wird das erste Anpresselement 152 mit dem Konus in die Vertiefung 226c (siehe Figur 12) und das zweite Anpresselement 154 mit dem flachen Endabschnitt gegen das Anschlagplättchen 226a gedrückt, wodurch eine Zentrierung und Fixierung der Baubox 200 in/ entlang der x-R.ichtung und an dem Anlagenrahmen erfolgt. Sodann kann der Bauprozess beginnen. Da die Zentrierung in y-Richtung bereits durch die Führungsrollen 240 erfolgt, ist es ausreichend das
Bauboxfixierungssystem einseitig auszubilden, d.h. es ist ausreichend, wenn nur eine der beiden Seitenwände mit der Vertiefung 226b und dem Anschlagplättchen 226a versehen ist.
In Figur 13 ist die Baubox 200 in ihrer Bauposition fixiert. Wie aus Figur 13 ersichtlich ist, wird die die Bauplattform 210 bzw. das Baufeld umgebende Baufeldabdeckung bzw.
Baufeldumrahmung zum einen durch die beiden an der Baubox 200 angebrachten horizontalen Abdeckungsplatten 230 und 232 und zum anderen durch zwei anlagenseitige horizontale
Begrenzungsplatten 158 und 159 (siehe auch Figuren 24 und 25) gebildet, welche an dem Anlagenrahmen 150 befestigt sind. Die beiden bauboxseitigen Baufeldplatten 230 und 232 erstrecken sich mit ihrer jeweiligen Längsachse parallel zur y-Achse (= Baubox-Querrichtung) , und die beiden stationären
anlagenrahmenseitigen Baufeldplatten 158 und 159 erstrecken sich mit ihrer jeweiligen Längsachse parallel zu der x-Achse (= Baubox-Längsrichtung) .
Wie aus den Figuren 14 und 15 ersichtlich ist, weist die erste Seitenwand 224 an ihrer Oberseite bzw. an ihrer oberen Randfläche, welche sich in horizontaler Richtung zwischen der Außenseite 224a und der Innenseite 224b der ersten Seitenwand 224 erstreckt, eine Stufe 224d auf. Die Stufe 224d grenzt an die Innenseite 224b an und ist im Wesentlichen in derselben Horizontalebene angeordnet wie die beiden bauboxseitigen Baufeldplatten 230, 232. Ferner ist an bzw. von der Oberseite der oberen Randfläche eine horizontale Randfläche 224c ausgebildet, welche gegenüber der Stufe 224d abgesenkt ist und eine Dichtfläche ausbildet. Die horizontale Randfläche 224c grenzt an die Außenseite 224a an. Der Betrag bzw. die Höhe, um die die Dichtfläche 224c gegenüber der horizontalen Fläche der Stufe 224d und gegenüber den beiden bauboxseitigen Baufeldplatten 230, 232 abgesenkt ist, ist etwas größer als die Dicke der rahmenseitigen Baufeldplatte/Begrenzungsplatte 158, so dass ausreichend Vertikalspiel zwischen der
Unterseite der rahmenseitigen Baufeldplatte 158 und der
Dichtfläche 224c vorhanden ist, so dass die Baubox 200 sicher in die Bauposition gefahren werden kann. Der zwischen
Dichtfläche 224c und rahmenseitiger Baufeldplatte 158
gebildete Spalt s kann z.B. eine Spalthöhe von 3 bis 20 mm haben, z.B. eine Spalthöhe von 3 bis 10 mm. Des Weiteren hat die Dichtfläche 224c eine derartige Breite, dass einerseits ausreichend Horizontalspiel zwischen der rahmenseitigen
Baufeldplatte 158 und der Stufe 224d vorhanden ist, um die Baubox 200 in die Bauposition und aus dieser heraus zu verfahren, und dass andererseits eine ausreichende
Baumaterial-Lauflänge bereitgestellt ist. Die Baumaterial- Lauflänge ist diejenige Länge, um die die Dichtfläche 224d von der rahmenseitigen Baufeldplatte 158 überragt wird (siehe Fig. 15), d.h. die Baumaterial-Lauflänge entspricht der Länge des Spalts, der zwischen Dichtfläche 224c und rahmenseitiger Baufeldplatte 158 gebildet ist. Die Baumaterial-Lauflänge ist derart gewählt, dass sich das Baumaterial in dem Spalt s totläuft (siehe Figur 15) . Mit anderen Worten bildet sich in dem Spalt s ein Schüttkegel aus dem Baumaterial aus, wobei die Länge des Schüttkegels geringer ist als die Baumaterial- Lauflänge. Die derart geformte Dichtung zwischen Baubox 200 und rahmenseitiger Baufeldplatte 158 wird als
Schüttkegeldichtung oder alternativ als Labyrinthdichtung bezeichnet.
In der gleichen Weise ist auch die zweite Seitenwand 226 mit einer Stufe versehen, um eine Schüttkegeldichtung zwischen der Baubox 200 und der rahmenseitigen Baufeldplatte 159 auszubilden.
Die Baubox 200 kann somit über den integrierten Fahrantrieb 250 entlang der x-Richtung in die Bauposition gefahren werden und mit dem obigen BauboxfixierungsSystem in der Bauposition fixiert werden, wobei unmittelbar nach der Fixierung der Baubox 200 mit dem Bauj ob begonnen werden kann. Weitere
Schritte wie z.B. ein Anheben der Baubox 200 sind nicht erforderlich. Ferner kann die Anlagenhöhe gering gehalten werden, da die Baufeldhöhe im Wesentlichen der Bauboxhöhe entspricht .
Mischvorrichtung 300
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 16 und 17 eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung 300 im Detail
beschrieben .
Es wird angemerkt, dass die Mischvorrichtung 300 ebenso wie die oben beschriebene Baubox 200 nicht auf die Verwendung der hierin beschriebenen "Druckanlange" beschränkt ist, sondern vielmehr auch in anderen Rapid-Prototyping-Anlagen/Verfahren angewendet werden kann wie z.B. beim Lasersintern.
Die Mischvorrichtung oder Mischeinheit 300 weist einen
Mischer 310 auf, mit dem eine homogene Baumaterial-Mischung erzeugt werden kann. Der Mischer ist oberhalb des
Beschichters 400 angeordnet und in die Anlage 100 integriert. Der Mischer 310 ist hier als ein zylindrischer Behälter ausgebildet, der eine Mischkammer begrenzt, in der ein Rührbzw. Mischelement angeordnet ist, das über einen Mischantrieb antreibbar ist, der an die zentrale Steuereinrichtung
angeschlossen ist. Die Mischkammer hat eine trichterförmige Ausgabeöffnung 312, die in der Beschickungsposition des
Beschichters 400 (siehe Fig. 16) über dem Beschichter 400 angeordnet ist, so dass dem Beschichter 400 das in dem
Mischer 310 frisch zubereitete Baumaterial durch die
Ausgabeöffnung 312 zuführbar ist. Der Mischer ist an einer vertikalen Säule 151 des Anlagenrahmens 150 befestigt. Die Ausgabeöffnung 312 des Mischers 310 wird von einer
verstellbaren Armatur verschlossen, die von der zentralen Steuereinrichtung angesteuert wird.
Die Mischeinheit 300 weist ferner einen oberhalb des Mischers 310 angeordneten ersten Dosierbehälter 320, in dem frischer Formsand aufgenommen ist, und einen oberhalb des Mischers 310 angeordneten zweiten Dosierbehälter 330 auf, in dem
recycelter Formsand aufgenommen ist. Der erste Dosierbehälter 320 und der zweite Dosierbehälter 330 stehen jeweils auf drei Wiegezellen 322, 332, die das Gewicht des zugeordneten
Dosierbehälters 320, 330 erfassen und die jeweils an die zentrale Steuereinrichtung angeschlossen sind. Die beiden Dosierbehälter 320, 330 stehen jeweils über eine Rohrleitung, mit dem Mischer 310 in Verbindung. In der jeweiligen
Rohrleitung ist eine verstellbare Armatur (z.B. eine Klappe oder Ventil) vorgesehen, die von der zentralen
Steuereinrichtung angesteuert wird. Der erste Dosierbehälter 320 und der zweite Dosierbehälter 330 können jeweils über eine nicht gezeigte Saugleitung, die an dem Anschlussstutzen 326, 336 befestigbar ist, mit Formsand befüllt werden, wozu sie jeweils eine Vorrichtung 324, 334 zum Erzeugen von
Unterdruck aufweisen. Ferner kann die Mischeinheit 300 einen oberhalb des Mischers 310 angeordneten dritten Dosierbehälter (nicht gezeigt) aufweisen, in dem ein pulverförmiger Zuschlagstoff enthalten ist, der z.B. über eine Zellenradschleuse in den Mischer 310 eingespeist wird, die mit der zentralen Steuereinrichtung in Verbindung steht.
Ferner kann dem Mischer 310 mittels einer Dosierpumpe 344 durch eine Flüssigkeitsleitung 342 eine Flüssigkeit {hier Aktivator/Härter ) aus einem ersten Flüssigkeitsbehälter 340 dosiert und gesteuert zugeführt werden.
Mit der oben beschriebenen Mischeinheit kann das Baumaterial während des Baubetriebs direkt in der Anlage frisch
zubereitet und dem Beschichter insbesondere unmittelbar nach der Zubereitung auf kurzem Wege zur Verfügung gestellt werden. Die einzelnen Komponenten werden in Reinform zu der oberhalb des Beschichters in der Beschickungsstation der Anlage angeordneten Mischeinheit gefördert (Feststoffe/Pulver z.B. über eine Saugleitung, Flüssigkeiten z.B. über Pumpen), wo die Baumaterial-Mischung zubereitet wird und nach ihrer Fertigstellung in den Beschichter eingespeist wird, und zwar durch Öffnen der Armatur {z.B. Klappe oder Schieber), die die Ausgabeöffnung 312 beherrscht.
Beschichter 400
Die Figuren 18 bis 21 zeigen einen horizontal verfahrbaren Beschichter 400 zum Aufbringen der Baumaterial-Schicht auf das Baufeld. Der Beschichter 400 weist einen langgestreckten im Querschnitt trichterförmigen Dosierschacht 410 auf. Der Dosierschacht 410 hat an seiner Unterseite einen Längsschlitz 412 zum Ausgeben des Baumaterials während der Bewegung des Dosierschachts 410 über das Baufeld hin. An seiner Oberseite weist der Dosierschacht 410 eine obere Zuführöffnung 414 auf, durch die dem Dosierschacht 410 Baumaterial zugeführt werden kann .
Der Beschichter 400 weist weiter einen mit dem Dosierschacht mitfahrenden Vorlagebehälter 420 auf, der oberhalb des
Dosierschachts 410 angeordnet ist und eine untere
Ausgabeöffnung 422 aufweist, die in die Zuführöffnung 414 des Dosierschachtes 410 eintaucht, um den Dosierschacht 410 während des Bauprozesses mit Baumaterial zu versorgen.
Der Dosierschacht 410 und der Vorlagebehälter 420 sind an einem Beschichter-Träger 430 montiert, wobei der
Vorlagebehälter 420 schwenkbar mit dem Beschichter-Träger 430 verbunden ist, so dass er von dem Träger 430 und dem
Dosierschacht 410 weggeschwenkt werden kann. Im Normalbetrieb ist der Beschichter-Träger 430 wie in Figur 18 gezeigt an dem Träger 430 befestigt/verriegelt und zwar mittels einer
Verriegelungsvorrichtung 450, welche einen Greifarm 452 aufweist, der in dem in Figur 18 gezeigten
Verriegelungszustand in eine an dem Vorlagebehälter 420 vorgesehene EingreifÖffnung 454 eingreift.
Aufgrund der verschwenkbaren Ausbildung des Vorratsbehälters 420 ist die Zugänglichkeit des Dosierschachts und des
Vorratbehälters für eine Reinigung und/oder Reparatur
derselben verbessert. Z.B. kann für eine Reinigung und/oder Reparatur des Beschichters 400 zunächst der Baubehälter 200 aus der Anlage 100 heraus gefahren werden, um in der
Anlagenmitte Platz zu schaffen, woraufhin der Beschichter 400 in die Mitte der Anlage gefahren wird. Im Anschluss daran kann die Anlage betreten und z.B. der Vorlagebehälter 420 von dem Dosierschacht 410 und dem Träger 430 weggeschwenkt werden, um einzelne Stellen/Teile des Beschichters 400 zu reinigen/reparieren, wie z.B. die Zuführöffnung 414 des Dosierschachts 410, die Ausgabeöffnung 422 des
Vorlagebehälters 420 oder die Innenwände des Vorlagebehälters 420 und des Dosierschachts 410. Insbesondere kann der
Beschichter 400 aufgrund der verschwenkbaren Ausbildung des Vorlagebehälter 420 groß dimensioniert werden, wobei er dennoch von einer einzelnen Person problemlos gereinigt und/oder repariert werden kann, da keine Hebevorrichtung oder dergleichen benötigt, um den Vorlagebehälter nach oben anzuheben und von dem Dosierschacht wegzubewegen. In dem Beschichter 400 ist eine Verteilerschnecke 426 angeordnet, die zusammen mit dem Vorlagebehälter 420
verschwenkbar ist und die das Baumaterial entlang der
Vorlagebehälterlängsrichtung verteilt . An der Oberseite des Vorlagebehälters 420 ist ein
Zuführtrichter 440 angeschraubt, durch den Baumaterial aus der oberhalb des Beschichters 400 angeordneten
Mischvorrichtung 300 in den Vorlagebehälter 420 hinein eingebracht werden kann.
Der Längsschlitz 412 des Dosierschachts 410 ist teilweise von einer Partikelmaterial-Umlenkplatte 416 überdeckt, die im Abstand über dem Längsschlitz 412 parallel zu diesem
angeordnet ist. Druckkopf 500
Die in den Figuren 22 und 23 gezeigte Druckvorrichtung 500 weist einen langgestreckten horizontalen Druckkopf-Träger 520 auf, der entlang einer ersten Horizontalrichtung (= x- Richtung) über das Baufeld hin verfahrbar ist.
Ferner weist die Druckvorrichtung 500 einen an dem Träger 520 aufgehängten Druckkopf 510 auf, der mit einer Mehrzahl von Druckkopfdüsen 514 versehen ist zum gesteuerten Ausgeben von Harz auf die zu verfestigende Baumaterial -Schicht . Wie aus Figur 23a ersichtlich ist, hat der Druckkopf 510 eine
Mehrzahl von Druckmodulen 512, welche in Druckkopf-Träger- Längsrichtung (x-Richtung) hintereinander in Reihe angeordnet sind und welche jeweils eine Vielzahl von Druckkopfdüsen 514 aufweisen, die in Druckkopf-Träger-Querrichtung (y-Richtung) hintereinander in Reihe angeordnet sind. Die Druckmodule 514 sind in zwei Druckmodul-Reihen angeordnet, die Module 512 der einen Reihe zu den Modulen 512 der anderen Reihe versetzt angeordnet sind.
Der Druckkopf 510 ist an einem Führungsschlitten 530
montiert, welcher an der Trägerunterseite des Druckkopf- Trägers 520 entlang der Druckkopf-Träger-Längsachse
verfahrbar geführt ist, so dass der Druckkopf in x-Richtung verfahrbar ist und insgesamt mäanderförmig über das Baufeld verfahren werden kann. Der Druckkopf 510 ist unterhalb des Druckkopf-Trägers 520 angeordnet ist, wobei er den Träger 520 zumindest teilweise untergreift (siehe Figur 23 ) . Der
Massenschwerpunkt des Druckkopfes 510 befindet sich unter dem Druckkopf-Träger 520, bevorzugt auch unter dem
Führungsschlitten 530 . Mit der oben beschriebenen Druckvorrichtung 500 kann ein von dem Druckkopf 510 erzeugtes Drehmoment um die Druckachse (= Druckkopf-Träger-Längsachse, x-Richtung) stark reduziert werden, wodurch einerseits eine Torsion des Druckkopf-Trägers 520 minimiert wird und somit die Stabilität und
Schwingungsarmut des Druckkopfes 510 deutlich verbessert sind und wodurch andererseits Ausrichtfehler der Druckkopfdüsen 514 minimiert und daher die Druckqualität erhöht werden kann. Gleichzeitig werden eine gute Parallelität und ein
definierter Abstand der Druckkopfunterseite zu der Oberseite der auf dem Baufeld zu bedruckenden Schicht sichergestellt. Dadurch können seinerseits die Anzahl der Druckkopfdüsen 514 bzw. Druckkopfmodule und folglich der Anlagendurchsatz deutlich erhöht werden, ohne dass hierunter die Qualität des herzustellenden Bauteils leidet. Weiter kann durch die
Erhöhung der Stabilität und Schwingungsfestigkeit des
Druckkopfes 510 der Abstand der Druckkopf-Unterseite zu der Oberseite der zu bedruckenden Schicht minimiert werden. Zudem können auf den Führungsschlitten 530 und dessen Führung an dem Druckkopf-Träger 520 einwirkende Kippmomente reduziert werden, so dass die Leichtgängigke t des Führungsschlittens 530 des Druckkopfes insbesondere bei kleinen inkrementellen Bewegungen verbessert ist, was seinerseits zu einer
Verbesserung der Druckqualität beiträgt. Des Weiteren kann die Anlage schmaler gebaut werden, da die Parkposition des Druckkopf-Trägers 520 , in welcher der Druckkopf-Träger 520 zwischen zwei aufeinander folgenden Druckvorgängen geparkt ist, näher an das Baufeld heran gerückt werden kann,
verglichen mit einer herkömmlichen DruckkopfVorrichtung, bei welcher der Druckkopf seitlich neben dem Druckkopf-Träger aufgehängt ist und daher von diesem in Horizontalrichtung wegragt . Beschichter-Reinigungs orrichtung 600
Die Figuren 24 bis 26 zeigen eine Beschichter- Reinigungsvorrichtung 600 zum Reinigen des Dosierschachts 410 des oben beschriebenen Beschichters 400. Die Beschichter- Reinigungsvorrichtung 600 weist eine langgestreckte Bürste 610 auf, die unterhalb des Dosierschachts 410 des
Beschichters 400 in einem Baumaterial-Auffangbehälter 620 aufgenommen ist. Die Länge der Bürste 610 ist mindestens so groß wie die Länge des Dosierschachts 410. Die Bürste 610 ist drehbar abgestützt und wird von einem Wischelement-Antrieb 612 drehbar angetrieben, der an die zentrale
Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die zentrale
Steuereinrichtung steuert den gesamten Reinigungsprozess des Beschichters 400, d.h. das Verfahren des Beschichters 400 zu der ReinigungsVorrichtung 600 hin, die Drehbewegung der
Bürste 610, sobald sich der Beschichter 400 in der
Reinigungsposition befindet, und das Zurückfahren des
Beschichters 400 in seine Parkposition nach der Reinigung. Die Steuereinrichtung kann eine Reinigung des Beschichters 400 z.B. nach einer vorbestimmten Anzahl von
Beschichtungs fahrten oder in Abhängigkeit eines Sensorsignals veranlassen, welches anzeigt, ob ein Reinigen des
Dosierschachts 410 erforderlich ist. Innerhalb des
Baumaterial-Auffangbehälters 620 ist eine Umlenkplatte 622 derart angeordnet, dass Baumaterial, das mittels der Bürste 610 von dem Dosierschacht 410 abgestreift wird, von der
Umlenkplatte 622 zu der Unterseite des Baumaterial- Auffangbehälters 620 abgelenkt wird. Der Baumaterial- Auffangbehälter 620 mündet in einen Speicher-Trichter für überschüssiges Baumaterial ein, und der Speicher-Trichter mündet in eine Speicher-Austrittswanne 630 ein. Die Speicher- Austrittswanne 630 steht über einen Schlitz mit einer
Ausgabe-Öffnung 632 in Verbindung, welche in einer Außenwand des Anlagengehäuses 110 vorgesehen ist und durch die das in dem Speicher angesammelte Baumaterial während dem Bauprozess entnehmbar, z.B. absaugbar, ist.
Druckkop -Reinigungsvorrichtung 700 Das mit dem Druckkopf 510 aufzudruckende Harz kann stark viskos sein und kann unter gewissen Umständen an den
Düsenöffnungen bzw. an der DruckkopfUnterseite anhaften.
Ebenso kann aufgewirbeltes Partikelmaterial an der
Druckkopf nterseite anhaften. Um derartige
Anhaftungen/Ablagerungen zu entfernen und die Druckkopf- Unterseite zu reinigen, ist die Druckkopf- Reinigungs orrichtung 700 bereitgestellt.
Die in den Figuren 27 bis 29 gezeigte Reinigungsvorrichtung 700 weist einen Behälter mit einer wannenförmigen Vertiefung 710 auf, in der ein Reinigungsbad/Lösungsmittel {nicht gezeigt) aufgenommen ist. Zum Zuführen und Abführen des
Lösungsmittels sind an einem unteren Wannenabschnitt ein Zuführstutzen und ein Abführstutzen ausgebildet. Die
Reinigungsvorrichtung 700 weist ferner zwei langgestreckte streifenförmige Wischlippen 720 auf, welche aus einem
flexiblen Gummimaterial hergestellt sind. Die Wischlippen 720 erstrecken sich entlang der Wannenlängsrichtung und haben eine Länge, die nur geringfügig kleiner ist als die der
Wanne. Die beiden Wischlippen 720 sind von einem
langgestreckten Trägerelement 730 gehalten. Das Trägerelement 730 weist einen im Querschnitt rechteckigen Halteteil auf, in dessen Oberseite zwei Längsnuten ausgebildet sind, in die die Wischlippen 720 eingesteckt sind. Zudem sind die Wischlippen 720 durch zwei Schrauben seitlich fixiert, welche in eine Seitenfläche des Halteteils eingeschraubt sind. Das Halteteil ist über drei Schrauben an einer Welle befestigt. Die Welle ist an den beiden in Längsrichtung gegenüberliegenden
Wandseiten 714, 716 der Wanne drehbar abgestützt. Die
Drehbewegung der Welle wird von der zentralen
Steuervorrichtung gesteuert. Die Wischlippe (n) 720, 721
wird/werden somit auf ein und derselben Kreisbahn um ein und dieselbe Achse (=Achse der Welle des Trägers 730) herum drehbewegt. Mit anderen Worten findet eine reine
Rotationsbewegung um eine einzige Drehachse statt.
Durch die gesteuerte Eigenrotation des Trägers 730
(Drehbewegung der Welle) können die beiden Wischlippen 720 somit zwischen der in Figur 28 gezeigten Druckkopf- Reinigungsposition und der in Figur 29 gezeigten Wischlippen- Regenerationsposition hin und her geschwenkt werden. Dabei ist es auch möglich, das Wischblatt bzw. die Wischlippe 720, 721 in der Druckkopf-Reinigungsposition gegenüber sowohl der Vertikalen als auch der Horizontalen schräg zu stellen, d.h. in einem spitzen Winkel zu der Horizontalen (siehe die beiden äußeren gestrichelt dargestellten Positionen in Fig. 30a) . Hierdurch lässt sich der zwischen Druckkopf nterseite und Wischlippe gebildete Winkel und somit der Wischeffekt bzw. das Wischergebnis einstellen/beeinflussen. Mit der beschriebenen, relativ einfachen Konstruktion/Mechanik kann somit eine ReinigungsVorrichtung mit einem flexibel
steuerbaren Wischblatt bereitgestellt werden.
Dabei wird die Drehbewegung der Welle derart gesteuert, dass sich die beiden Wischlippen grundsätzlich in der in Figur 29 gezeigten Position befinden, in der die Wischlippen 720 in das Reinigungsbad eintauchen, so dass an den Wischlippen anhaftendes Bindemittel und Partikelmaterial in dem
Reinigungsbad gelöst werden kann oder zumindest von den
Wischlippen in das Bad übergeht, wodurch die Wischlippen 720 selbstständig gereinigt/regeneriert werden. Der Füllstand des Reinigungsbads in der Vertiefung 710 ist dabei bevorzugt derart gewählt, dass zumindest der aus dem Halteteil
herausragende Wischlippenteil vollständig in das
Reinigungsbad eintaucht.
Durch geeignete Einstellung der Füllstandhöhe kann dabei eine selbständige Reinigung der Wischlippe (n) sichergestellt werden, ohne dass die Rotationsmechanik oder die
Trägerelementabs ützung bzw. Wellenabstützung mit dem ggf. aggressiven Lösungsmittel in Kontakt kommt.
Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Druckfahrten absolviert wurde, veranlasst die Steuereinrichtung eine Drehbewegung der Welle um 180 ° , so dass die beiden Wischlippen 720 aus der in Figur 29 gezeigten Regenerationsposition in die in Figur 28 gezeigte Druckkopf-Reinigungsposition gebracht werden. Zudem steuert die Steuereinrichtung den Druckkopf 510 derart, dass dieser zu der Reinigungsvorrichtung 700 hin und (ggf.
mehrmals) über diese hinweg fährt, wodurch seine Unterseite gereinigt wird.
Anschließend werden die Wischlippen 720 wieder in ihre
Regenerationsposition bewegt und der gereinigte Druckkopf 510 in seine Parkposition gefahren.
Die in Figur 27 gezeigte Schrägstellung der Wischlippen 720 , 721 gegenüber der horizontalen Verfahrrichtung des Druckkopfes 510 entlang seines Trägers 520 kann dabei zu einem besseren Wischergebnis beitragen. Dies wird damit begründet, dass gegenüber einer senkrechten Ausrichtung eine weitere Wischkomponente vorhanden ist, wodurch eine bessere Tropfenabführung erreicht wird. Auch verbleibt idR kein Rand am hinteren Ende des Druckkopfes .
Wie in Figur 30f gezeigt {die Druckkopf-Reinigungsposition ist gestrichelt gezeichnet), können in der Wanne 710, insbesondere an den Seitenwänden der Wanne 710, mehrere Düsen 750 angeordnet sein, mit denen die beiden Wischlippen 720 in ihrer Regenerationsposition abgespritzt werden können. Die Düsen 750 können zusätzlich oder alternativ zu dem
Reinigungsbad vorgesehen sein.
Weitere Aus führungsformen der Druckkopf-Reinigungsvorrichtung sind in den Figuren 30a bis 30e gezeigt, wobei in den Figuren 30a-30c die Druckkopf-Reinigungsposition jeweils gestrichelt gezeichnet ist. Die Figuren 30a bis 30c zeigen, dass das Trägerteil 730 auf unterschiedlicher Höhe
angeordnet/abgestützt sein kann. Die Figuren 3 Od und 30e zeigen, dass in Umfangsrichtung des Trägerteils mehrere Wischblätter angeordnet sein können, wobei stets ein
Wischblatt in seiner Regenerationsposition ist.

Claims

Ansprüche
1. Stationäre Druckkopf-ReinigungsVorrichtung (700) für eine Anlage (100) zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils durch Ausbilden übereinander liegender Schichten aus einem Baumaterial in Form von Partikelmaterial und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial- Schicht vor dem Ausbilden der nächstfolgenden Schicht mit Hilfe eines horizontal verfahrbaren Druckkopfes (510) zum gesteuerten Ausgeben eines zu der Verfestigung beitragenden fließfähigen Behandlungsmittels, insbesondere Bindemittel, wobei die Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700)
mindestens eine Wischlippe als ein Wischelement (720)
aufweist ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) eine
Vertiefung (710) aufweist und das Wischelement (720) derart bewegbar gelagert ist, dass das Wischelement (720) aus einer Druckkopf-Reinigungsposition, in der das Wischelement (720) nach oben ausgerichtet ist und zumindest teilweise oberhalb der Vertiefung (710) angeordnet ist, so dass mit dem
Wischelement (720) ein Reinigen der DruckkopfUnterseite durchgeführt werden kann, in eine Wischelement- Regenerationsposition, in der das Wischelement (720)
zumindest teilweise in der Vertiefung (710) aufgenommen ist, so dass in der Vertiefung eine Reinigung des Wischelements (720) erfolgen kann, sowie in die Druckkopf- Reinigungsposition zurück bewegbar ist,
wobei das Wischelement (720) an einem an zwei
gegenüberliegenden Wandseiten (714, 716) der Vertiefung (710) drehbewegbar abgestützten Trägerelement (710) montiert ist, so dass das Wischelement (720) durch eine Eigendrehbewegung des Trägerelements (730) von der Druckkopf-Reinigungsposition in die Wischelement-Regenerationsposition und zurück
drehbewegbar ist, wobei das Wischelement (720) in der
Wischelement-Regenerationsposition nach unten ausgerichtet ist, insbesondere dem Boden (712) der Vertiefung (710)
zugewandt ist, und in der Druckkopf-Reinigungsposition aus der Vertiefung (710) heraus ragt.
2. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung (710) wannenförmig ausgebildet ist.
3. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wischelement (720) austauschbar an dem Trägerelement (730) montiert ist.
4. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vertiefung (710) mit einem Zulauf für eine Reinigungsflüssigkeit (740) , z.B. ein
Lösungsmittel, versehen ist.
5. Druckkopf-ReinigungsVorrichtung (700) nach Anspruch 4, wobei der Füllstand der Reinigungsflüssigkeit (740) in der Vertiefung derart gewählt ist, dass das Wischelement (720) in der Wischelement-Regenerationsposition zumindest teilweise in die Reinigungsflüssigkeit hinein getaucht ist, wodurch eine selbstständige Reinigung des eingetauchten Wischelements herbeiführbar ist.
6. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend wenigstens eine Düse (750) zum Abspritzen des Wischelements (720) in der
Wischelement-Regenerationsposition mit einer
Reinigungsflüssigkeit, z.B. einem Lösungsmittel.
7. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Paar von seitlich nebeneinander angeordneten Wischlippen (720, 721) vorgesehen ist.
8. Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens zwei Wischlippen (720, 720') vorgesehen sind, die jeweils zwischen einer
Wischelement-Regenerationsposition und einer Druckkopf- Reinigungsposition verschwenkbar sind, wobei die mindestens zwei Wischlippen (720, 720') derart angeordnet sind, dass sich die eine Wischlippe in der Druckkopf-Reinigungsposition befindet, wenn sich die andere Wischlippe in der Wischlippen- Regenerationsposition befindet.
9. Anlage (100) zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils durch Ausbilden übereinander liegender Schichten aus einem Baumaterial, aufweisend Partikelmaterial, und durch
selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der nächstfolgenden Schicht, aufweisend:
einen an einem Druckkopf-Träger (520) angetrieben verfahrbaren Druckkopf (510) mit mindestens einer
Druckkopfdüse zum gesteuerten Ausgeben eines zu der
Verfestigung beitragenden Behandlungsmittels, z.B.
Bindemittel, und
eine stationär in der Anlage montierte Druckkopf- Reinigungsvorrichtung (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Anlage (100) nach Anspruch 9, wobei der Druckkopf (510) in einer ersten Horizontalrichtung entlang der Druckkopf- Träger-Längsachse verfahrbar ist, wobei die Längsachse der Wischlippe (720) gegenüber der ersten Horizontalrichtung unter Ausbildung eines spitzen Winkels schräg angeordnet ist.
11. Anlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die
Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700) nahe einer Druckkopf- Träger-Parkposition montiert ist, in welcher der Druckkopf- Träger (520) zwischen zwei aufeinander folgenden
Druckvorgängen geparkt ist.
12. Anlage (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend:
eine Steuereinrichtung zum Steuern des Druckkopf-
ReinigungsVorgangs ,
von welcher der Antrieb des Wischelements (720) für dessen Bewegung aus der Wischelement-Reinigungsposition in die Druckkopf-Reinigungsposition steuerbar ist,
von welcher der Druckkopfantrieb zum Reinigen des
Druckkopfes (510) zwischen zwei aufeinander folgenden
Druckvorgängen für eine Bewegung des Druckkopfes (510) relativ zu der Druckkopf-Reinigungsvorrichtung (700)
steuerbar ist
und von welcher der Antrieb des Wischelements (520) nach der Reinigung des Druckkopfes (510) für eine Bewegung des Wischelements (520) zurück in die Wischelement- Regenerationsposition steuerbar ist.
13. Anlage (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Steuereinrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass sie die Bewegung des Druckkopfes (510) zu der Druckkopf- Reinigungsvorrichtung veranlasst, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Druckvorgängen absolviert wurde oder wenn ein Sensorsignal vorliegt, welches anzeigt, dass ein Reinigen der Druckkopfdüse erforderlich ist.
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