WO2011067358A1 - Druckvorrichtung für eine rapid-prototyping-anlage - Google Patents

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WO2011067358A1
WO2011067358A1 PCT/EP2010/068778 EP2010068778W WO2011067358A1 WO 2011067358 A1 WO2011067358 A1 WO 2011067358A1 EP 2010068778 W EP2010068778 W EP 2010068778W WO 2011067358 A1 WO2011067358 A1 WO 2011067358A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
printhead
carrier
baubox
print head
construction
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/068778
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Höchsmann
Alexander Müller
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 WO2011067358A1 publication Critical patent/WO2011067358A1/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
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a printing apparatus according to the preamble of claim 1.
  • the present invention relates to a
  • Printing device for and / or in a system for
  • Layer-by-layer construction of a shaped article by forming superimposed layers of building material on a construction field and by selectively solidifying a portion of the respective building material layer prior to forming the next following layer.
  • Such a system for example a so-called rapid prototyping system
  • a horizontally movable coater with which even layers of the building material to be consolidated, e.g. a particulate material or a mixture containing particulate material can be applied to the construction field in multiple repetition, for which purpose the coater can be moved horizontally over the construction field.
  • the respective layer is solidified after its application in a selective portion thereof, so that the
  • Shaped body is constructed from the selectively solidified portions.
  • Printing device can be used with a along a print head carrier in a first horizontal direction movable print head, wherein the print head carrier itself is movable in a second horizontal direction, so that the
  • the printhead can be moved across the entire construction field.
  • the printhead may have a plurality of nozzles through which a suitable flowable, in particular liquid Treating agent (such as a binder, eg, a resin), which is used to selectively solidify the
  • Subdivision contributes to the selective access to
  • solidifying layer can be abandoned / printed.
  • the print head is suspended on a side surface of the print head carrier or
  • the print head is arranged between two print head carriers arranged parallel to one another and is supported on the mutually facing sides of the two print head carriers (see FIG. 14 there).
  • Such an arrangement is complicated and requires a variety of components / parts.
  • an exact parallelism of the two carriers must be ensured at all times.
  • the present invention provides a printing device for a system for the layered construction of a component by forming superimposed layers of a
  • Building material comprising particulate material on a construction field and by selectively solidifying a portion of the P2010 / 068778
  • the printing device according to the invention has a
  • an elongated horizontal printhead support disposed along a first horizontal direction which is perpendicular to the printhead-carrier longitudinal axis, controlled by the
  • Construction field is movable.
  • the printing device according to the invention further comprises a printhead which is provided with at least one printhead nozzle
  • the printhead may e.g. have a plurality of printhead nozzles.
  • the printhead may include a plurality of printhead modules each having a plurality of printhead nozzles.
  • the printhead modules may e.g. be arranged in printhead-carrier longitudinal direction one behind the other in series in the printhead.
  • the printhead nozzles of each printhead module may e.g. be arranged in printhead-carrier transverse direction one behind the other in series.
  • the printhead may have a plurality of print head module rows arranged one behind the other in printhead carriage cross direction, the modules of one row being connected to the modules of the other row, e.g. are arranged offset.
  • the printhead is attached to a guide spout or
  • Carriage mounted, which is controlled to be moved on the print head carrier along the print head-carrier longitudinal axis.
  • Construction material layer of the printhead meandering
  • the print head is arranged below the print head carrier and engages under the print head carrier or its underside at least partially.
  • the printhead is located completely below the printhead carrier.
  • the printhead carrier from the printhead in printhead-carrier transversely becomes overwhelmingly under-gripped, e.g. completely underrun.
  • the center of mass of the printhead is below the printhead carrier.
  • the center of gravity of the printhead is located in the vertical extension of the printhead carriage, i. in a common vertical plane with the print head carrier, in particular a common
  • the guide chute is guided on the underside of the carrier and can be moved along it.
  • the center of gravity of the print head is below the
  • the center of gravity of the printhead may be e.g. in the
  • the distance of the printhead underside to the top of the layer to be printed on the construction field ensured.
  • Printhead bottom to the top of the layer to be printed are minimized.
  • Printhead orcardi in which the printhead is suspended laterally adjacent to the print head carrier and therefore protrudes from this in the horizontal direction.
  • Figure 1 is a perspective view of the front end face of a system 100 according to the invention for the layered structure of a molded article according to a first imple mentation form of
  • FIG. 2 shows a second perspective view of the installation according to the invention from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a third perspective view of the installation from FIG. 1, 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
  • Figure 9 is a perspective view of the front face of the Baubox of Figures 7 and 8, wherein the Baubox on the Rail system of the system is arranged and the Baubox has moved to the unpacking position,
  • FIG. 10 shows a perspective view of the front end side and another side wall of the construction box, which faces away from the side wall shown in FIG. 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
  • Coater is in its operating position, ie the Dosing shaft and the reservoir of the coater are each attached to the coater carrier,
  • Figure 19 is a front perspective view of the coater of Figure 18 with the coater's receiver tank pivoted away from the coater carrier to a cleaning position
  • 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, for example, to clean the feeder hopper. to clean the feed opening of the dosing shaft,
  • 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
  • Fig. 23 is a detail view of the printhead of Fig. 22 and its suspension on the printhead carriage;
  • Figure 23a is a schematic bottom view of the printhead head to illustrate the arrangement of printhead nozzles;
  • Figures 23b to 23d are further views of the printhead and its carrier.
  • Figure 24 is a perspective view of an inventive
  • FIG. 25 shows a perspective view of the coater cleaning device from FIG. 24 and the coater
  • Figure 26 is a perspective view of a side wall of the
  • Plant housing, Figure 27 is a perspective view of the horizontal
  • Printhead cleaning device 700 according to the invention, which according to the embodiment shown form two laterally
  • FIG. 28 is a perspective view of the printhead cleaning apparatus of FIG. 27 with the two wiper 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 used for selectively solidifying the building material layers with a Printing device is equipped. 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 system 100 can be used, for example, as a laser-sintering system
  • Radiation source or a laser is replaced.
  • a shaped body e.g. a mold, made directly from previously generated CAD data by forming superimposed
  • the molding or the building material layers are built on a building platform 210 of a Baubox 200.
  • 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 fed via a mixing device 300 with building material.
  • a printing device 500 for selective solidification of the respective building material layer is a printing device 500 with a horizontal
  • movable print head 510 used with a suitable binder on the layer to be consolidated
  • a binder e.g. a resin can be used, e.g. Furan resin.
  • a first binder component e.g., the resin
  • a second binder component e.g., 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
  • Baubox retraction / extension opening 130 Housing 110 on a front Baubox retraction / extension opening 130 through which the Baubox 200 can be moved into the housing 110 and out of this.
  • the Baubox retraction / extension opening 130 is closed by a rear end wall / cladding wall 223 of the Baubox 200 when the Baubox 200 in 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 , the Baubox 200 is movable in the direction of the arrow 201 between a construction position and an unpacking position (see Figure 2). In the unpacking position, the finished
  • 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 molding is removed, for example by hand and possibly subjected to a final cleaning, such as a brush. Then the Baubox 200 is free and can be moved again into the housing 110 or 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 Entpackungsposition, including the Baubox 200 is arranged on a rail system 140 (so-called. Simple shuttle operation). That is, the plant 100 shown in Figures 1 to 5 has exactly one Baubox 200.
  • the Baubox 200 is thus not designed as a swap body, but rather formed fixed to the plant;
  • the Baubox 200 is self-propelled, including a baubox sectionen, ie mounted on the Baubox, drive 250 with its own drive motor 252 (see Figure 8 and the description below Baubox), which has a leading in the housing drag chain or tow cable 270
  • 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 in the their associated first unpacking be driven to unpack the molding.
  • the second Baubox 200 With the 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 Like the Baubox 200, the Baubox 200 'is system-resistant and self-propelled.
  • the installation 100 shown in FIG. 6 corresponds to the installation 100 shown in FIGS. 1 to 5.
  • FIGS. 3 to 5 show the installation 100 without the housing
  • 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
  • Building platform 210 may be arranged, ie at the itself opposite short sides of the build platform 210, so that they can be moved across the build platform 210 in the x-direction.
  • 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.
  • Baubox 200 Referring now to FIGS. 7 to 15, the construction box 200 (which is alternatively referred to as the building box 200) and the rail system 200 (particularly FIGS. 7 to 9) provided for the building box 200 will be described below
  • 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 cladding 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 (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 build platform top forms the Work surface on which the object to be manufactured is built. During the construction process, ie 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 attached 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 4 which cooperate with the rail system 140 to provide centering / alignment of the building box 200 in / along the y-direction, i. in Baubox transverse direction.
  • the guide rollers 240 may be e.g. 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 building box Traction drive 250 and the building platform lifting drive 260 mounted on the front end of the Baubox 200 (between the front end wall 221 and the 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 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 connected to the carrier (not shown), which supports the build 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 e.g. in DE 20 2006 010 327 Ul, to which reference is made 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 unpacking position of the Baubox 200 can either also be controlled by the central control device or manually controlled by pressing 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 can be saved for unpacking. Furthermore, the 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 can be saved for unpacking. Furthermore, 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 that for the construction box 200
  • the rail system 140 has a first rail 141 and a second rail 142, which are arranged parallel to each other. 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 attached to the Bauboxunterseite gear 254 engages in the Teeth of the rack 143 a to 143 on the rack
  • 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 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 construction box is sufficiently fixed by its own weight.
  • the building box 200 has a stopper pad 226a, an alignment recess 226b, and a sensor target 226c on one of the two sidewalls (on the second sidewall 226 in this embodiment).
  • the stopper plate 226a is disposed rearward in the longitudinal direction, ie, near the rear end wall 223, and the recess 226b is located at the front (near the front end wall 221).
  • the position of the stop plate 226a and the position of the recess 226b may also be reversed, in the z direction, the stop plate 226a and the recess 226b in the lower region of the side wall
  • the alignment recess 226b is cone-shaped.
  • the sensor target 226c is arranged substantially centrally in the longitudinal direction.
  • a first pressing member / aligning member 152 cooperating with the aligning recess 226b is a second one
  • Stop plate 226 a cooperates, and a sensor 156 attached, which e ects with the sensor target 226 c
  • 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 "building box in position signal" to the central controller out.
  • 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. Thereby, the first pressing member 152 is pressed with the cone in the recess 226c (see Figure 12) and the second pressing member 154 with the flat end portion against the stop plate 226a, thereby centering and fixing the Baubox 200 in / along the x-direction and at the plant frame. Then the construction process can begin.
  • Bauboxfix istsSystem unilaterally 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 its upper side or upper side Edge surface, which extends in the horizontal direction between the outside 224a and the inside 224b of the first side wall 224, a step 224d.
  • the step 224d adjoins the inside 224b and is arranged substantially in the same horizontal plane as the two building box side
  • Construction field plates 230, 232 Furthermore, on or from the top of the upper edge surface, 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 by which the sealing surface 224c is lowered from the horizontal surface of the step 224d and the two building box side construction field plates 230, 232 is slightly larger than the thickness of the frame side construction field plate / restriction plate 158, so that sufficient vertical clearance between the
  • Sealing surface 224c and frame-side construction field plate 158 formed gap s can, for. have a gap height of 3 to 20 mm, e.g. a gap height of 3 to 10 mm. Furthermore, 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 surface 224d is surmounted by the frame side work field plate 158 (see FIG. 15), ie the build material run length corresponds to the length of the gap formed between the seal surface 224c and the frame side work field plate 158.
  • the building material run length is chosen such that the building material in the gap s dead runs ⁇ see Figure 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 second side wall 226 is also provided with a step to form a pouring cone seal between the building box 200 and the frame-side building field plate 159.
  • 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 construction job. 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 as well as the above-described Baubox 200 is not limited to the use of the "Druckanlange" described herein, but Rather, it can also be used in other rapid prototyping systems / processes, such as 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 mixing element is arranged, which is drivable via a mixing drive which is connected 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.
  • an adjustable fitting eg, a flap or valve
  • 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 may include a third metering vessel (not shown) disposed above the mixer 310, in which a powdery aggregate, e.g. is fed via a rotary valve in the mixer 310, which is in communication with the central control device.
  • a powdery aggregate e.g. is fed via a rotary valve in the mixer 310, which is in communication 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.
  • a liquid here activator / hardener
  • the building material can be fresh during the construction operation directly in the system
  • 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 on its underside a longitudinal slot 412 for discharging the building material during the movement of the metering shaft 410 over the building field.
  • the metering chute 410 On its upper side, the metering chute 410 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.
  • Locking state engages in a provided on the storage container 420 Eingreif ⁇ réelle 454. Due to the pivotable design of the reservoir 420, the accessibility of the metering shaft and the
  • 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 system can enter and, e.g. the receiver 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 e.g. the feed opening 414 of the
  • 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.
  • At the top of the storage container 420 is a
  • 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
  • the printing apparatus 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, with the modules 512 of the one row being offset from the modules 512 of the other row.
  • the printhead 510 is on a guide carriage 530
  • the printhead 510 is located below the printhead carrier 520, supporting the carrier 520 at least partially engages under (see Figure 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
  • the printhead carrier 520 has an upper support portion and a printhead drive shaft 522 disposed below the upper support portion, which is attached / suspended by a suspension 523 on the upper support portion.
  • 522 recesses are formed in the side surfaces of the print head drive shaft into which the
  • Suspension 523 can intervene.
  • the upper carrier part and the print head drive axle 522 are thus arranged one above the other and parallel to one another, wherein the print head carrier underside is formed by the print head drive axle 522.
  • the upper support member and printhead drive axle 522 together form the elongate horizontal one
  • Printhead carrier 520 extending along a first
  • Horizontal direction which is perpendicular to the printhead-carrier longitudinal axis, across the field of construction is movable across.
  • Printhead 510 which has at least one printhead nozzle 514 for controlled delivery of a flowable treatment agent onto the building material layer to be solidified, is mounted on a guide carriage 530 on the underside thereof. The attachment of the printhead 510 to the
  • Guide carriage 530 is exemplified here with a
  • the guide carriage 530 is movable along the print head-carrier longitudinal axis, to which the guide carriage 530 at the from the bottom of the
  • Print head drive shaft 522 formed carrier underside is movably guided.
  • Guides 530 have a vertically upwardly projecting engagement portion which projects through a slot formed in the underside of the print head drive axis 522 into the print head drive axis 522
  • the engagement portion has two jaws which each laterally engage with a guide rail 524 received in the print head drive shaft 522.
  • Guide rail 524 suspended and in addition to this and thus along the print head drive axis 522 and des
  • the drive of the guide slot 530 may be e.g. take place over a revolving endless belt, of which a top-running toothed belt 528 and a bottom running toothed belt 526 are formed, wherein the
  • Guide carriage 530 is attached to the bottom running timing belt 526.
  • the printhead 510 is located below the entire printhead carrier 520. Further, the printhead carriage 520 is engaged by the printhead so that the printhead is also located immediately below the printhead carriage 520, i. in a common vertical plane with the printhead carrier 520. In this case, the center of mass of the print head 510 is arranged in a common vertical plane with both the print head carrier 520 and the guide carriage 530.
  • 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 ease of movement of the guide slot 530 of the print head is improved, in particular for 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 building field,
  • FIGS. 24 to 26 show a coater cleaning device 600 for cleaning the metering shaft 410 of the coater 400 described above.
  • the coater cleaning device 600 has an elongate brush 610, which is received below the metering well 410 of the coater 400 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
  • Coating moves or in response to a sensor signal indicating whether a cleaning of the
  • 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 pan 630 is connected to a via a slot
  • Output port 632 in connection, which is provided in an outer wall of the plant housing 110 and through which the accumulated in the memory building material during the construction process removable, for example, is sucked. Druckko £ cleaning facility 700
  • the resin to be printed with the printhead 510 is highly viscous and may under certain circumstances be attached to the
  • Adhere nozzle openings or on the printhead underside are Adhere nozzle openings or on the printhead underside.
  • the printhead cleaning device 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 tub.
  • the two wiper lips 720 are held by an elongate carrier element 730.
  • the support member 730 has a rectangular in cross section holding part, in whose
  • 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 at the two in the longitudinal direction
  • the two wiper lips 720 can thus be between the one shown in FIG.
  • Printhead cleaning position and the wiper lip regeneration positions shown in Figure 3 are pivoted back and forth.
  • the rotational movement of the shaft is controlled such that the two wiper lips are basically in the position shown in Figure 29, 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
  • 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.
  • the printhead cleaning position is shown in dashed lines, 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 710 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 the printhead cleaning position is shown in dashed lines.

Abstract

Eine Druckvorrichtung (500) für eine Rapid-Prototyping-Anlage (100) weist einen langgestreckten horizontalen Druckkopf-Träger (520) auf, der entlang einer ersten Horizontalrichtung, welche senkrecht ist zu der Druckkopf-Träger-Längsachse, über ein Baufeld hin verfahrbar ist, sowie einen Druckkopf (510) mit mindestens einer Druckkopfdüse (514) zum gesteuerten Ausgeben eines Bindemittels, wobei der Druckkopf (510) an einem Führungsschlitten (530) montiert ist, welcher an dem Druckkopf-Träger (520) entlang der Druckkopf-Träger-Längsachse verfahrbar geführt ist, und wobei der Druckkopf (510) unterhalb des Druckkopf-Trägers (520) angeordnet ist und diesen zumindest teilweise untergreift.

Description

Druckvorrichtung für eine Rapid- Prototyping-Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Folglich betrifft die vorliegende Erfindung eine
Druckvorrichtung für und/oder in einer Anlage zum
schichtweisen Aufbau eines Formkörpers durch Ausbilden übereinander liegender Schichten von Baumaterial auf einem Baufeld und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der nächstfolgenden Schicht.
Eine derartige Anlage (z.B. eine sog. Rapid-Prototyping- Anlage) weist einen horizontal verfahrbaren Beschichter auf, mit dem gleichmäßige Schichten aus dem zu verfestigenden Baumaterial, z.B. ein Partikelmaterial oder ein Gemisch enthaltend Partikelmaterial, in mehrfacher Wiederholung auf das Baufeld aufgebracht werden können, wozu der Beschichter horizontal über das Baufeld hin verfahrbar ist.
Die jeweilige Schicht wird nach ihrer Aufbringung in einem selektiven Teilbereich davon verfestigt, so dass der
Formkörper aus den selektiv verfestigten Teilbereichen aufgebaut wird. Zur selektiven Verfestigung des Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht kann z.B. eine
Druckvorrichtung mit einem entlang eines Druckkopf-Trägers in einer ersten Horizontalrichtung verfahrbaren Druckkopf eingesetzt werden, wobei der Druckkopf-Träger selbst in einer zweiten Horizontalrichtung verfahrbar ist, so dass der
Druckkopf über das gesamte Baufeld hin verfahrbar ist. Der Druckkopf kann eine Mehrzahl von Düsen aufweisen, durch die ein geeignetes fließfähiges, insbesondere flüssiges Behandlungsmittel (wie beispielsweise ein Bindemittel, z.B. ein Harz) , das zu der selektiven Verfestigung des
Teilbereichs beiträgt, gesteuert auf die selektiv zu
verfestigende Schicht aufgegeben/aufgedruckt werden kann. 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. Bei einer herkömmlichen Druckvorrichtung ist der Druckkopf an einer Seitenfläche des Druckkopf-Trägers aufgehängt bzw.
geführt und zudem seitlich neben dem Druckkopf-Träger
angeordne . Gemäß der WO 2005/097476 A2 , welche eine Druckvorrichtung der eingangs genannten Art offenbart, ist der Druckkopf zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Druckkopfträgern angeordnet und stützt sich an den einander zugewandten Seiten der beiden Druckkopfträger ab (siehe dort Figur 14) . Eine solche Anordnung ist aufwendig und erfordert eine Vielzahl von Komponenten/Teilen. Zudem muss zu jeder Zeit eine exakte Parallelität der beiden Träger sichergestellt sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine leistungsstarke und zuverlässige Druckvorrichtung für eine Anlage zum
schichtweisen Aufbau eines Formkörpers bereitzustellen.
Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Druckvorrichtung für eine Anlage zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils durch Ausbilden übereinander liegender Schichten aus einem
Baumaterial, aufweisend Partikelmaterial, auf einem Baufeld und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der P2010/068778
3 jeweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der
nächstfolgenden Schicht bereit.
Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist einen
langgestreckten horizontalen Druckkopf-Träger auf, der entlang einer ersten Horizontalrichtung, welche senkrecht ist zu der Druckkopf-Träger-Längsachse, gesteuert über das
Baufeld hin verfahrbar ist. Die erfindungsgemäße Druckvorrichtung weist weiter einen Druckkopf auf, der mit mindestens einer Druckkopfdüse
versehen ist zum gesteuerten Ausgeben eines zu der selektiven Verfestigung beitragenden fließfähigen Behandlungsmittels, z.B. Bindemittel oder eine Bindemittelmittelkomponente, auf die zu verfestigende Baumaterial-Schicht . Der Druckkopf kann z.B. eine Mehrzahl von Druckkopfdüsen aufweisen. Z.B. kann der Druckkopf mehrere Druckkopfmodule aufweisen, welche jeweils mehrere Druckkopfdüsen aufweisen. Die Druckkopfmodule können z.B. in Druckkopf-Träger-Längsrichtung hintereinander in Reihe in dem Druckkopf angeordnet sein. Die Druckkopfdüsen eines jeden Druckkopfmoduls können z.B. in Druckkopf-Träger- Querrichtung hintereinander in Reihe angeordnet sein. Z.B. kann der Druckkopf eine Mehrzahl von in Druckkopf-Träger- Querrichtung hintereinander angeordneten Druckkopfmodul- Reihen aufweisen, wobei die Module der einen Reihe zu den Modulen der anderen Reihe z.B. versetzt angeordnet sind.
Der Druckkopf ist an einem Führungsschütten oder
Führungswagen montiert, welcher an dem Druckkopf-Träger entlang der Druckkopf-Träger-Längsachse gesteuert verfahrbar geführt ist. Somit kann das Baufeld bzw. die oberste
Baumaterial-Schicht von dem Druckkopf mäanderförmig
überfahren werden durch eine Bewegung des Druckkopf-Trägers in der ersten Horizontalrichtung sowie die geführte Bewegung des Druckkopfes entlang des Druckkopf-Trägers .
Erfindungsgemäß ist der Druckkopf unterhalb des Druckkopf- Trägers angeordnet und untergreift den Druckkopf-Träger bzw. dessen Unterseite zumindest teilweise. Mit anderen Worten ist der Druckkopf vollständig unterhalb des Druckkopf-Trägers angeordnet. Z.B. wird der Druckkopf-Träger von dem Druckkopf in Druckkopf-Träger Querrichtung zu einem überwiegenden Teil Untergriffen, z.B. vollständig untergriffen.
Der Massenschwerpunkt des Druckkopfes befindet sich unter dem Druckkopf-Träger . Mit anderen Worten ist der Schwerpunkt des Druckkopfes in vertikaler Verlängerung des Druckkopf-Trägers angeordnet, d.h. in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit dem Druckkopfträger, insbesondere einer gemeinsamen
vertikalen Ebene, die sich in Druckkopf-Träger-Längsrichtung erstreckt bzw. parallel dazu ist. Der Führungsschütten ist an der Trägerunterseite geführt und entlang dieser verfahrbar.
Der Schwerpunkt des Druckkopfes befindet sich unter dem
Führungsschütten.
Der Schwerpunkt des Druckkopfes kann sich z.B. im
Wesentlichen in Querrichtungs-Mitte und/oder in der
Längsrichtungs-Mitte des FührungsSchlittens befinden. Insbesondere verglichen mit der seitlichen Aufhängung des Stands der Technik, kann mit der erfindungsgemäßen
Druckkopfvorrichtung ein von dem Druckkopf erzeugtes
Drehmoment um die Druckachse (= Druckkopf-Träger-Längsachse) stark reduziert werden, wodurch einerseits eine Torsion des Druckkopf-Trägers minimiert wird und somit die Stabilität und Schwingungsarmut des Druckkopfes deutlich verbessert sind und wodurch andererseits Ausrichtfehler der Druckko fdüsen minimiert und daher die Druckqualität erhöht werden können. 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 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 der Abstand der
Druckkopf-Unterseite zu der Oberseite der zu bedruckenden Schicht minimiert werden. Zudem können auf den
Führungsschlitten und dessen Führung an dem Druckkopf-Träger einwirkende Kippmomente reduziert werden, so dass die
Leichtgängigkeit des FührungsSchlittens 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 , in welcher der Druckkopf-Träger zwischen zwei aufeinander folgenden Druckvorgängen geparkt ist, näher an das Baufeld heran gerückt werden kann, verglichen mit einer herkömmlichen
Druckkopf orrichtung, bei welcher der Druckkopf seitlich neben dem Druckkopf-Träger aufgehängt ist und daher von diesem in Horizontalrichtung wegragt.
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 Aus führungsform 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 Aus führungs 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 Druckkopfdüsen zu veranschaulichen, die Figuren 23b bis 23d weitere Ansichten des Druckkopfes und seines Trägers, 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 Ausführungs form 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 Aus führungsformen 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/Ausfahr- 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 beweg .
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 Ausführungsform 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 γ-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 Sensorzielob ekt 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-Richtung 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 Baujob 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 Rühr- bzw. 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. Besc ichter 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 (= y- 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, wobei 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, 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
Führungsschütten 530.
Wie aus Figur 23 ersichtlich, weist der Druckkopf-Träger 520 ein oberes Trägerteil sowie eine unter dem oberen Trägerteil angeordnete Druckkopf-Antriebsachse 522 auf, die über eine Aufhängung 523 an dem oberen Trägerteil befestigt/aufgehängt ist. Hierzu sind in den Seitenflächen der Druckkopf- Antriebsachse 522 Ausnehmungen ausgebildet, in die die
Aufhängung 523 eingreifen kann. Das obere Trägerteil und die Druckkopf-Antriebsachse 522 sind also übereinander und parallel zueinander angeordnet, wobei von der Druckkopf- Antriebsachse 522 die Druckkopfträgerunterseite gebildet wird. Das obere Trägerteil und die Druckkopf-Antriebsachse 522 bilden zusammen den langgestreckten horizontalen
Druckkopf-Träger 520, der entlang einer ersten
Horizontalrichtung, welche senkrecht ist zu der Druckkopf- Träger-Längsachse, über das Baufeld hinweg verfahrbar ist.
Wie aus den Figuren 23b bis 23d ersichtlich, ist der
Druckkopf 510, welcher mindestens eine Druckkopfdüse 514 zum gesteuerten Ausgeben eines fließfähigen Behandlungsmittels auf die zu verfestigende Baumaterial-Schicht aufweist, an einem Führungsschlitten 530 montiert, und zwar an dessen Unterseite. Die Befestigung des Druckkopfes 510 an dem
Führungsschlitten 530 ist hier beispielhaft mit einem
Winkeladapter 525 ausgeführt. Der Führungsschlitten 530 ist entlang der Druckkopf-Träger-Längsachse verfahrbar, wozu der Führungsschlitten 530 an der von der Unterseite der
Druckkopf-Antriebsachse 522 gebildeten Trägerunterseite verfahrbar geführt ist. Zusätzlich weist der FührungsSchli ten 530 einen in vertikaler Richtung nach oben vorspringenden Eingriffsabschnitt auf, der durch einen in der Unterseite der Druckkopf-Antriebsachse 522 ausgebildeten Schlitz hindurch in die Druckkopf-Antriebsachse 522
hineinragt. Der Eingriffsabschnitt hat zwei Klauen, welche jeweils seitlich in eine in der Druckkopf-Antriebsachse 522 aufgenommene Führungsschiene 524 eingreifen. Hierdurch wird der Führungsschlitten 530 sicher und zuverlässig an der
Führungsschiene 524 aufgehängt und zusätzlich an dieser und somit entlang der Druckkopf-Antriebsachse 522 bzw. des
Trägers 520 geführt. Der Antrieb des FührungsSchlittens 530 kann z.B. über einen umlaufenden Endlosriemen erfolgen, von dem ein oben laufender Zahnriemen 528 und ein unten laufender Zahnriemen 526 ausgebildet werden, wobei der
Führungsschlitten 530 an dem unten laufenden Zahnriemen 526 befestigt ist.
Der Druckkopf 510 ist unterhalb des gesamten Druckkopf- Trägers 520 angeordnet. Ferner wird der Druckkopf-Träger 520 von dem Druckkopf Untergriffen, so dass der Druckkopf auch unmittelbar unter dem Druckkopf-Träger 520 angeordnet ist, d.h. in einer gemeinsamen Vertikalebene mit dem Druckkopf- Träger 520 . Dabei ist der Massenschwerpunkt des Druckkopfes 510 in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit sowohl dem Druckkopf-Träger 520 als auch dem Führungsschlitten 530 angeordnet .
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 Leichtgängigkeit des FührungsSchlittens 530 des Druckkopfes insbesondere bei kleinen ink ementeilen 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-Reinigungsvorrichtung 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
Beschichtungsfahrten 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. Druckko £-Reinigungsvorriehtung 700
Das mit dem Druckkopf 510 aufzudruckende Harz ist stark viskos und kann unter gewissen Umständen an den
Düsenöffnungen bzw. an der Druckkopfunterseite anhaften.
Ebenso kann aufgewirbeltes Partikelmaterial an der
Druckkopfunterseite anhaften. Um derartige
Anhaftungen/Ablagerungen zu entfernen und die Druckkopf- Unterseite zu reinigen, ist die Druckkopf- Reinigungsvorrichtung 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 jeweils 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 der Wanne drehbar abgestützt. Die Drehbewegung der Welle wird von der zentralen Steuervorrichtung gesteuert.
Durch die gesteuerte Drehbewegung der Welle können die beiden Wischlippen 720 somit zwischen der in Figur 2 gezeigten
Druckkopf-Reinigungsposition und der in Figur 3 gezeigten Wischlippen-Regenerationspositionen hin- und hergeschwenkt 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 .
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. 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 710 können zusätzlich oder alternativ zu dem
Reinigungsbad vorgesehen sein.
Weitere Ausführungsformen der Druckkopf-Reinigungsvorrichtung sind in den Figuren 30a bis 30e gezeigt, wobei die Druckkopf- Reinigungsposition gestrichelt gezeichnet ist.

Claims

Ansprüche
1. Druckvorrichtung (500) für eine Anlage (100) zum
schichtweisen Aufbau eines Bauteils durch Ausbilden
übereinander liegender Schichten aus einem Baumaterial, aufweisend Partikelmaterial, auf einem Baufeld und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der jeweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der nächstfolgenden Schicht, aufweisend
einen langgestreckten horizontalen Druckkopf-Träger
(520) , der entlang einer ersten Horizontalrichtung, welche senkrecht ist zu der Druckkopf-Träger-Längsachse, über das Baufeld hin verfahrbar ist, und
einen Druckkopf (510) mit mindestens einer Druckkopfdüse (514) zum gesteuerten Ausgeben eines zu der selektiven
Verfestigung beitragenden fließfähigen Behandlungsmittels, z.B. Bindemittel oder eine Bindemittelmittelkomponente, auf die zu verfestigende Baumaterial-Schicht,
wobei der Druckkopf (510) an einem Führungsschlitten (530) montiert ist, welcher an dem Druckkopf-Träger (520) entlang der Druckkopf-Träger-Längsachse verfahrbar geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Führungsschlitten (530) an der Trägerunterseite geführt ist und entlang dieser verfahrbar ist und der
Druckkopf (510) unterhalb des Druckkopf-Trägers (520) angeordnet ist und diesen zumindest teilweise untergreift, so dass sich der Massenschwerpunkt des Druckkopfes (510) in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit dem Druckkopf-Träger (520) unter dem Druckkopf-Träger (520) und zudem unter dem Führungsschlitten (530) befindet.
2. Druckvorrichtung (500) nach Anspruch 1, wobei sich der Massenschwerpunkt des Druckkopfes (510) in Querrichtung des Führungsschlittens (530) und/oder in Längsrichtung des
Führungsschlittens (530) im Wesentlichen mittig befindet.
3. Druckvorrichtung (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Druckkopf (510) eine Mehrzahl von Druckmodulen (512)
aufweist, welche in Druckkopf-Träger-Längsrichtung
hintereinander in Reihe angeordnet sind und welche jeweils eine Mehrzahl von Druckkopfdüsen (514) aufweisen, die in Druckkopf-Träger-Querrichtung hintereinander in Reihe angeordnet sind.
4. Druckvorrichtung (500) nach Anspruch 3, wobei der
Druckkopf (510) eine Mehrzahl von in Druckkopf-Träger- Querrichtung hintereinander angeordneten Druckmodul-Reihen aufweist, wobei die Module (512) der einen Reihe zu den Modulen (512) der anderen Reihe versetzt angeordnet sind.
5. Anlage (100) zum schichtweisen Aufbau eines Bauteils durch Ausbilden übereinander liegender Schichten aus einem Baumaterial, aufweisend Partikelmaterial, auf einem Baufeld und durch selektives Verfestigen eines Teilbereichs der eweiligen Baumaterial-Schicht vor dem Ausbilden der
nächstfolgenden Schicht, aufweisend eine Druckvorrichtung (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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