WO2019091709A1 - Slurry application unit and method for layer application for slurry-based additive production - Google Patents

Slurry application unit and method for layer application for slurry-based additive production Download PDF

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WO2019091709A1
WO2019091709A1 PCT/EP2018/078220 EP2018078220W WO2019091709A1 WO 2019091709 A1 WO2019091709 A1 WO 2019091709A1 EP 2018078220 W EP2018078220 W EP 2018078220W WO 2019091709 A1 WO2019091709 A1 WO 2019091709A1
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WO
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application
slip
applicator
double
edge
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/078220
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jens GÜNSTER
Andrea ZOCCA
Jörg Lüchtenborg
Original Assignee
Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Die Bundesministerin Für Wirtschaft Und Energie, Diese Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam)
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Filing date
Publication date
Application filed by Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Die Bundesministerin Für Wirtschaft Und Energie, Diese Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam) filed Critical Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Die Bundesministerin Für Wirtschaft Und Energie, Diese Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/02Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles
    • B28B13/0215Feeding the moulding material in measured quantities from a container or silo
    • B28B13/0275Feeding a slurry or a ceramic slip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive 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
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165Processes 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

Definitions

  • the invention is in the field of additive manufacturing and relates to an applicator and layer application unit, in particular a double doctor blade, for the layered application of slurry on a job surface.
  • the powder-based additive manufacturing is based on the stacking of individual powder layers and the local consolidation of the powder to the desired component.
  • the layers can by means of a flowable powder or a suspension with
  • an application device for additive manufacturing is proposed, which is set up for at least one predetermined rectilinear movement direction during application of a job material.
  • Application device comprises a working volume for receiving the application material, wherein the working volume is at least laterally enclosed by a wall, and a
  • the long sides of the substantially rectangular opening extend in an orthogonal direction to the rectilinear moving direction, and the long sides of the substantially rectangular opening defining edges have identical distances to a plane defined by the moving direction.
  • the entire material emerging from the opening material is introduced into the layer.
  • the formation of a slip mountain before the application device is omitted.
  • no loss of order material occurs.
  • a distance between long sides of the substantially rectangular opening of 1 mm to 100 mm, preferably from 1 mm to 20 mm.
  • the layer formation is uniform over the entire width of the applicator.
  • the working width of the applicator is defined by the length of the long sides of the substantially rectangular opening, which in the case of the application of a slurry is the slip exit opening or the slip exit slot.
  • the substantially rectangular opening comprises the entire bottom surface of the working volume.
  • the slip can pass unhindered over the entire width and length of the substantially rectangular opening.
  • the exit speed of the application material (slurry) is determined so much for the given viscosity of the application material (slip) and given rate of progress alone by the level in the working volume.
  • a height of the wall, measured from the bottom surface is at least 50 mm.
  • this height allows many different heights of the
  • Application material e.g. of a slip to provide in the working volume.
  • a long side of the arranged in the bottom surface rectangular opening is at least 10-100 mm, typically at least 200-1100 mm.
  • a slip application unit comprising an application device described above by way of example and an application surface, wherein the application device can be arranged above the application surface that a distance between the bottom surface and the application surface in a linear movement of the
  • Applicator can be set in a direction orthogonal to the long side of the substantially rectangular opening direction of movement to a constant value.
  • the slip application unit can apply a layer on the application surface in each case in two opposite directions for each movement of the applicator.
  • the effectiveness of the layer structure over previously known types is significantly increased.
  • the constant value of the distance between the bottom surface of the applicator and the application surface of 20 ⁇ to 1000 ⁇ .
  • the slip application unit further comprises a linear motor for moving the applicator device over the application surface.
  • the application surface comprises a surrounding edge surface.
  • the edge surface allows the formation of a clean edge of the applied layers and thus of the layer stack, since the edge surface, in contrast to the already applied to the application surface layers is not absorbent and thus no or very little material when passing over the opening here is filed.
  • Adjustment device set and with the aim of little material to be minimized. In this context, distances smaller than 10 ⁇ m are advantageous.
  • the edge surface is hydrophobic.
  • the typically aqueous slip does not wet the edge surface at all.
  • the edge surface comprises at least one parking station for the applicator and the parking station is arranged so that the substantially rectangular opening in the bottom surface of the applicator is closed during parking of the applicator on the parking station so that no
  • Application material from the working volume can escape through the substantially rectangular opening.
  • a loss of slip can be avoided by taking the parking position.
  • the applicator remains operational, no slurry dries.
  • the shaping is done not by material removal, but by adding material, or by the phase transition of a material from liquid to solid or there is a compaction of a powdery starting material instead.
  • Initial state of the materials (solid, liquid, pasty) during the layer addition or the building process.
  • a solid powdery material as the starting material, wherein when using free-flowing powder for the layer coating layers with only a low packing density of the powder particles are achieved, typically between 30 and 50% packing density.
  • the high packing densities of the powder particles in the powder bed result in the powder bed forming a free-standing block enclosing the component.
  • suspensions of ceramic or metallic particles hereafter called slips
  • slips suspensions of ceramic or metallic particles
  • the powder particles are locally consolidated by laser sintering or injection of a binder.
  • the slurry is applied via a hollow blade.
  • the hollow blade comprises a gap in an elongated hollow doctor blade, wherein the gap width is in the range of 250 to 2000 ⁇ .
  • the first doctor blade surface of the hollow blade has an edge (the front edge of the hollow blade, first edge) and the second doctor blade surface also has an edge, the trailing edge of the hollow blade, and the second edge. Based on the direction of movement of the hollow blade, the first edge is the leading edge, while the second edge is that which follows.
  • the width of the gap formed between the first and second edge or between the leading edge and the trailing edge is usually 250 to 2000 ⁇ m, preferably about 500 ⁇ m. In the limited by the two edges cavity of the slurry is pumped.
  • the hollow blade is connected to a pump, which builds up the necessary pressure to convey the slurry through the squeegee.
  • the first and the second edge, respectively front and rear edge have different heights.
  • the leading edge is a greater distance from the surface under the squeegee than the trailing edge.
  • This Schlickerberg is pushed during the movement of the doctor blade over the application surface in front of the doctor blade - a bow wave comparable.
  • the amount of slip in the Schlickerberg ensures a sufficient supply of slurry for the uniform layer application when moving the squeegee.
  • the trailing edge of the squeegee is determined by the height of the squeegee
  • the layer height is between 50 and 200 ⁇ .
  • Layer application unit realized principle a method which provides the structure of a powder bed by means of the LSD technology, but in addition to the state of the art has an improved doctor blade and layer application technology.
  • Slips can be ceramic slips, for example silicate slips. Likewise suspensions of metallic particles can be used.
  • FIG. 1 shows a conventional hollow blade in cross section.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the invention
  • Application device also referred to here as a double blade in cross section.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention
  • Applicator or double squeegee in cross section Applicator or double squeegee in cross section.
  • FIG. 4 shows a plan view of the layer application unit proposed here.
  • Fig. 1 shows a moving from left to right on the application surface 6 hollow doctor blade 1, comprising a first edge 2 and front edge 2 and a second edge 3, or trailing edge 3.
  • the doctor 1 transports the used for coating order Suspension, ie the slurry 4.
  • Suspension ie the slurry 4.
  • Layer application (in Fig. 1 from left to right) is formed in front of the front edge 2 of the doctor blade 1 from a slip 5, while the doctor blade 1 is guided over the application surface 6.
  • the slurry is continuously fed with a pump, so during the
  • the application surface is absorbent.
  • FIG. 2 shows a first design of the applicator device 10 or layer application unit proposed here. This also transports the slurry 4.
  • the first edge 2 corresponding to the leading edge 2 and the second edge 3, but according to the trailing edge 3 are both arranged at the same distance from the absorbent application surface 6.
  • the slurry emerges in each case at that edge which lies behind the other edge in the direction of movement. The position of the leading edge (leading edge) and that of the following edge (tailing edge) thus results from the direction of movement of the applicator 10 or double squeegee 10.
  • An each in the direction of movement at the front edge 2 can train in contrast to prior art squeegees no Schlickerberg more.
  • the replenishment of the slurry takes place exclusively from the Schlickerreservoir the device 10 and directly over the here typically wider slot 30.
  • the slot can also be 100 mm wide.
  • the edges have a width b. According to the first design shown here, the width of the two edges b is less than the slot width a.
  • the metering of the slurry 4 onto the application surface 6 takes place at a typically constant hydrostatic pressure, which results with the accumulation height h of the slurry in the application device or double doctor blade 10.
  • the storage height h is adjustable to a constant value.
  • the layer application unit can be set up to allow a storage height of 10-100 mm, in particular to ensure an approximately constant filling level h of the slurry in the squeegee of 4 cm to 10 cm.
  • the slurry 4 (liquid column of the suspension) standing in the application device or double doctor blade 10 thus ensures a continuous hydrostatic pressure at the gap above the application surface 6.
  • the slurry thus begins under the applicator or double doctor blade 10 after contact with the absorbent application surface 6, which may be, for example, a previously applied dry powder layer, with the body formation.
  • the absorbent application surface 6 which may be, for example, a previously applied dry powder layer, with the body formation.
  • Applicator or double doctor blade 10 matched to the body formation rate of the slip.
  • the body formation rate depends on the particle size distribution of the powder in the slurry and its solids content.
  • the body formation in the first layers is different due to the different absorbency of the absorbent application surface compared to a large number of already formed layers.
  • Applicator or double squeegee 10 slides over the application surface 6. Is the
  • Typical speeds of the linear movement of the applicator or double doctor blade 10 are between 10 mm / s to 200 mm / s.
  • FIG. 3 shows a second design of the proposed application device or double squeegee 10. This also comprises a standing liquid column of approximately constant height h. However, here the wall width b at the squeegee foot is greater than the slot width a.
  • Double doctor blade 10 and the application surface 6 independently regulate.Typisch distances, i. typical
  • Application surface 6 The interaction duration and the absorbency of the application surface 6 define, for a given composition of the slurry, the formation of the body 7 beneath the applicator or double squeegee 10.
  • Speed of the squeegee is 10 mm / s to 200 mm / s.
  • the applicator or double doctor blade 10 may also have a funnel shape in cross-section.
  • the walls of the applicator or double doctor blade 10 need not be arranged parallel to each other.
  • the slot typically has a rectangular shape when viewed from the application surface and has a width of 1 mm to 2 cm.
  • the squeegee opening can also be up to 100 mm, as have proven advantageous widths of the squeegee opening a from 5 to 20 mm.
  • the width b of the doctor blade wall on the doctor foot is typically 1 to 20 mm, preferably 2 to 5 mm.
  • FIG. 4 shows a plan view of the proposed layer application unit.
  • the applicator or double doctor blade 10 is alternately in a linear direction of a Side of the absorbent application surface 6 to the other side of the absorbent application surface 6 moves (see double arrow).
  • the edge surface which is not swept by the gap of the application device and which surrounds the absorbent application surface 6 is designed as a hydrophobic surface 8.
  • the edge surface is dense, non-absorbent, and constructed of or coated with hydrophobic material.
  • the proposed applicator or double doctor blade 10 thus includes a first edge 2, front edge 2 and a second edge 3, also called trailing edge 3, both enclose a cavity, or a working volume and form a gap. In comparison to the commonly used hollow blade, however, this gap is wider.
  • a typical width of the gap i. a typical constant distance between the first and second edge over the lateral extent of the doctor blade, i. between the leading edge 2 and trailing edge 3 of the double squeegee is between 1 mm and 15 mm, preferably 5 to 20 mm.
  • the double doctor blade or applicator 10 can advantageously be filled without pressure, without a pump, with slip.
  • the space enclosed by the two spaced doctor blade surfaces (blades) and two-sided side surfaces cavity of the squeegee serves as a storage vessel or working volume for the slurry 4 and provides enough slip for a homogeneous coating order at least one layer ready.
  • a refilling of the application device or double doctor blade 10 can be carried out after the application of one or more layers, or preferably continuously.
  • the geometry of the applicator or squeegee allows a transport of the slurry towards the gap, which is driven exclusively by gravity. As a result, during the movement of the application device or double doctor blade, the slip consumed in each case by the layer formation is directly under the application device or
  • Double squeegee replaced again. This ensures a constant supply of the
  • the time of interaction of the slurry directly fed with the squeegee and the absorbent application surface under the nip is determined at a constant speed of the squeegee by the width of the squeegee slot which defines the contact surface of the slurry with the sorbent application surface. Due to the capillary transport-driven withdrawal of the suspending agent, the body formation of the slip begins under the doctor blade, directly below the slip outlet slot. In other words, a powder layer with the typical packing density is formed from the slurry layer.
  • the trailing edge and leading edge of the proposed Double squeegees are each the same height above the application area. In other words.
  • the distance between a first edge (leading edge) of the double squeegee and the absorbent application surface is equal to the distance between the second edge (trailing edge) of the
  • Double squeegee and the absorbent application surface The distance is for example in the range of 20 to 1000 ⁇ .
  • the double squeegee can thus apply slip in both directions at right angles to the leading edge and trailing edge of the double squeegee.
  • the application device or double doctor blade moves in a movement in a first direction over the application surface and thereby contributes a first slip layer. This movement in the first direction ends above a parking station 9 arranged at one end of the application surface.
  • the parking station 9 permits parking of the application device 10 or double squeegee 10 during the parking
  • the parking station 9 comprises a layer of sponge-like material or a gasket.
  • the sponge or seal makes it possible to seal the application device or double doctor blade 10 during parking.
  • the width b of the doctor wall at the foot of the applicator or double doctor blade 10 can be made different to allow for different viscosities at the respective hydrostatic pressure (level) improved sealing of the applicator or double doctor in the parking position.
  • Applicators or double squeegees with walls having any angle (e.g., parallel or funnel shape) and spacers are also possible.
  • Double squeegee possible that provide a different amount of slip in the double squeegee at the same level h.
  • designs are possible which have different ratios of the width a of the opening 30 of the application device or double squeegee, to the filling level h.
  • a solids content of typically used slip is in the range of 40-80 volume.
  • the viscosity of the slurry is in the range of 0.1 to 5 Pa s.
  • an application surface in each case has two parking stations, so that each movement of the application device or double squeegee ends over the application surface on a parking station. While the application device or double squeegee is located at a parking station, typically includes a
  • Consolidation step After the consolidation step, the work surface is lowered by the respective process-typical amount, for example by 100 ⁇ and the applied subsequent layer. For this purpose, the applicator or double squeegee is now moved in the opposite direction.
  • the parking station allows the applicator device to be parked during the consolidation step without any slip flowing further to the side.
  • the doctor blade is driven on a sponge-like material or a seal, which makes it possible to seal the applicator or doctor blade.
  • Double squeegee or the applicator are possible:
  • the squeegee wall on the squeegee b can be made in different widths, so that at different viscosities and different hydrostatic pressure complete sealing of the applicator or double squeegee in the parking position is possible.
  • Double squeegee with walls which have any angle (eg parallel or funnel shape) and widenings to vary the amount of slurry in the working volume enclosed by the applicator or double squeegee at the same level h and with different ratios of the width of the squeegee opening a, to the filling level h, are also possible from typically 1 to 1 to 1 to 100.
  • the consolidation step can also take place only after the successive application of two layers.
  • the second layer is thus applied by a change in the direction of movement of the doctor blade in a direction opposite to the second direction extending second direction, after the work surface has been lowered by the typical method selected value.
  • a 100 ⁇ thick layer of two 50 ⁇ thick partial layers are generated.
  • the applicator device is maintained at a constant height above the application surface.
  • the build platform is lowered by a motor by the layer thickness (for example, by ⁇ ), while the
  • Application device remains fixed in height.
  • the absorbent application surface 6 is surrounded by a hydrophobic surface 8. This prevents an order of the suspension next to the application surface.
  • the Schlickertransport takes place without pressure in the proposed applicator or double doctor blade. He is driven exclusively by the absorbent base and gravitation. The slurry is thereby to the arranged on the application surface slot (ie the lower edges of the
  • Applicator or double squeegee and not in a form before the squeegee Schlickerberg The interaction time of the slurry with the absorbent application surface is defined by the squeegee and not by the Schlickerberg in front of the squeegee.
  • the proposed applicator device or double squeegee can apply slip in both directions at right angles to the leading edge and trailing edge of the double squeegee.
  • Application method is characterized by an absorbent pad, which is circumferentially surrounded by a non-absorbent, hydrophobic edge.
  • the time of interaction (interaction time) of the slurry with the absorbent surface is better defined than heretofore and thus adjustable to a preferred value.
  • Shift job required time does not take place drying of slurry on the doctor blade. Thus, no cleaning of the applicator or double squeegee before the order of a follow-up layer is more necessary.
  • a loss of material during the construction of a layer stack can be avoided because no mountain slip is pushed in front of the doctor, which is pushed down at the end of the application surface as excess slip from the construction area and so lost.
  • the squeegee no longer has to travel a useless path over the construction area. This eliminates the risk of contamination of the construction area by drops falling from the double squeegee. Furthermore, omitted by a non-pressurized Schlickersacrificing, due to the design-related wider slot in the applicator or double doctor blade the requirement of a pump.
  • the slurry begins under the applicator or double blade after contact with the absorbent pad, or a previously applied dry layer, with the body formation.
  • Shard formation is proportional to the root of time. In order to ensure contact of the squeegee edges with the suspension and not the shard (for the definition of the layer height) and a collision of the
  • the speed of the applicator or double doctor blade is tuned to the body formation rate of the slip.
  • the shard rate depends, among others, on the
  • the speed of the applicator or double doctor blade is chosen so that the body has not yet grown to the entire layer height, while the
  • Applicator or double squeegee is located above the relevant section of the application surface. If the body formation rate is very high, the application device or
  • Applicator or double doctor blade is advantageously moved by means of a linear motor.
  • the build platform is lowered by a motor by the layer thickness, typically by ⁇ , while the applicator or doctor blade remains fixed in height.
  • a height-adjustable applicator or double squeegee and a mounting platform (application surface) fixed in height are advantageous instead.
  • Build-up platform can, for example, be made with a linear motor or with a stepper motor.
  • Double squeegee with freshly formed shards takes place.
  • a high body formation rate means little time until the shards have formed over the entire layer height, this results in the requirement of a high speed of movement of the applicator or double doctor blade, for example, between 100 mm / s to 200 mm / s.
  • a low shard formation rate means more time until the shards have formed over the entire layer height and allows a low
  • Progress speed for example in the range of 10 mm / s to 50 mm / s. If a large layer thickness, for example from 150 to 200 ⁇ m, is to be achieved, then more time is required until the body has formed over the entire layer height. This also means a lower speed of movement of the applicator or double doctor blade, for example in the range of 10 mm / s to 50 mm / s.
  • the present invention can be scarce with the following points
  • An application device (10) for additive manufacturing comprising
  • Working volume for receiving a job material the volume of work at least is enclosed laterally by a wall and a bottom surface with a in the
  • slip application unit comprising a double doctor blade 10 and an application surface 6 for the application of a sequence of layers of a slurry 4 on the application surface 6, wherein the double doctor blade 10 comprises a first blade edge 2 and a second blade edge 3, which opposite longitudinal sides of a
  • Schlick notionsbergsschlitzes 30 correspond, wherein a distance of the first doctor blade edge 2 to the second blade edge 3 defines a width of Schlickerausbergsschlitzes 30, and the double doctor blade 10 can be arranged above the application surface 6, that a first working gap between the first doctor edge 2 and the application surface 6 is identical to a second working gap between the second blade edge 3 and the
  • Slip layer of constant layer thickness can be formed exclusively in the second working gap by the slip 4 which can be provided at the slip exit slot 30 fills the second working gap without wetting the first working gap, the first working gap being the one which lies forward along the direction of movement 20, and the second working gap Working gap is the one that lies behind in the direction of movement 20.
  • slip application unit according to aspect 1 further comprising an edge surface 8 surrounding the application surface (6).
  • Application surface 6 is absorbent for a suspending agent of the slurry 4.
  • Application surface 6 is selected under a working platform or under an upper powder layer of a layer stack arranged on the working platform.
  • Slip application unit according to one of the preceding aspects, further comprising at least one arranged on the edge surface 8 parking station 9 for the double doctor blade 10, wherein the parking station 9 comprises a sealing surface and / or a sponge surface and wherein a planar extension of the parking station 9 on the edge surface 8 at least one size the Schlickeraustrittschlitzes 30 of the double doctor blade 10 is equal, so that leakage of the slurry 4 from the Schlickeraustrittschlitz 30 of
  • Double squeegee 10 is preventable.
  • a slip application unit according to any one of the preceding aspects wherein a width of the parking station 9 extending in a direction of movement of the double doctor blade 10 across the application surface 6 is at least equal to or greater than a sum formed by the width a of the slip exit slot and twice the doctor blade edge width b.
  • a slip application unit according to any one of the preceding aspects, wherein the width a of the slip slit slit 30 is between 0.2 mm and 20 mm, preferably between 1 mm and 20 mm, more preferably between 5 and 15 mm.
  • Method for layer application for slip-based additive manufacturing comprising:
  • Edge surface 8 is arranged so that a broken pieces 7 of a constant layer height is formed on the application surface 6 during the movement of the double blade 10 filled with slurry 4.
  • Schlickers 4 is between 40 and 80% by volume.

Abstract

The invention relates to an application device (10) for additive production, designed for at least one predetermined, linear direction of movement (20) during an applying of an application material (4), comprising a working volume for receiving the application material (4), wherein the working volume is enclosed at least laterally by a wall, and a base surface having an opening (30), which is arranged in the base surface and is substantially rectangular, wherein the long sides of the substantially rectangular opening (30) extend in an orthogonal direction relative to the linear direction of movement (20) and the edges defining the long sides have identical distances to a plane, which is defined by the direction of movement (20).

Description

Schlickerauftragseinheit und Verfahren zum Schichtauftrag für die schlickerbasierte additive Fertigung  Slip application unit and method for layer application for slip-based additive manufacturing
[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der additiven Fertigung und betrifft eine Auftragsvorrichtung und Schichtauftragsseinheit, insbesondere eine Doppelrakel, zum schichtweisen Auftragen von Schlicker auf einer Auftragsfläche. The invention is in the field of additive manufacturing and relates to an applicator and layer application unit, in particular a double doctor blade, for the layered application of slurry on a job surface.
[0002] Die pulverbasierte additive Fertigung basiert auf dem Stapeln von einzelnen Pulverschichten und dem lokalen Konsolidieren des Pulvers zu dem gewünschten Bauteil. Die Schichten können mittels eines fließfähigen Pulvers oder einer Suspension mit The powder-based additive manufacturing is based on the stacking of individual powder layers and the local consolidation of the powder to the desired component. The layers can by means of a flowable powder or a suspension with
anschließendem Trocknen aufgebracht werden. Der Prozess kann durch folgende drei Arbeitsschritte beschrieben werden, die sich repetitiv wiederholen: subsequent drying can be applied. The process can be described by the following three steps, which repeat repetitively:
- Aufbau einer Pulverschicht; - Construction of a powder layer;
- lokale Konsolidierung des Pulvers durch Einspritzen von Binder durch einen Druckkopf oder durch lokales Sintern mit einem fokussierten Laserstrahl; local consolidation of the powder by injecting binder through a printhead or by local sintering with a focused laser beam;
- Absenken der Bauplattform um die Schichtdicke. - Lowering the build platform by the layer thickness.
[0003] Im vorbekannten LSD- Verfahren (lagenweise schlicker deposition) erfolgt der Aufbau einer Pulverschicht durch den Auftrag einer keramischen Suspension (Schlicker) und anschließendes Trocknen dieser Schicht zu einem Scherben. Ein technisches Problem stellt der Schichtauftrag da. Dieser wird mit einer Hohlrakel ausgeführt, die einen Schlickerberg vor der Hohlrakel herschiebt. Die Breite dieses Schlickerbergs ist nicht definiert. Des Weiteren kann der Schichtauftrag bedingt durch die Rakeltechnologie nur durch eine In the previously known LSD method (layerwise sludge deposition), the structure of a powder layer by the application of a ceramic suspension (slurry) and then drying this layer into a piece of broken glass. A technical problem is the layer order. This is done with a hollow blade that pushes a Schlickerberg in front of the hollow blade. The width of this Schlickerberg is not defined. Furthermore, the layer order due to the doctor blade technology only by a
Bewegung der Rakel von einer Seite der Auftragsfläche her erfolgen. Die Rakel muss deshalb einmal ungenutzt über die Aufbaufläche fahren, um nach einem vollzogenen Schichtauftrag erneut zum Start zu gelangen. Zusätzlich müssen Vorkehrungen getroffen werden, damit es während des nutzlosen Hinüberfahrens zu keiner Verunreinigung der zuvor aufgetragenen Schicht durch aus der Rakel herabfallendes Material (Tropfen) kommt. Movement of the squeegee made from one side of the job surface. The squeegee must therefore drive once unused over the construction area to get back to the start after a completed shift order. In addition, precautions must be taken to prevent contamination of the previously applied layer by material falling from the squeegee during useless driving over.
[0004] Vor diesem Hintergrund wird eine Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung der beigefügten Ansprüche und der angefügten Figuren. [0005] Gemäß einer Ausführungsform wird eine Auftragsvorrichtung für die additive Fertigung vorgeschlagen, die eingerichtet ist für mindestens eine vorbestimmte geradlinige Bewegungsrichtung während eines Auftragens eines Auftragsmaterials. Die Against this background, an application device according to claim 1 is proposed. Further embodiments, modifications, and improvements will become apparent from the following description of the appended claims and the attached drawings. According to one embodiment, an application device for additive manufacturing is proposed, which is set up for at least one predetermined rectilinear movement direction during application of a job material. The
Auftragsvorrichtung umfasst ein Arbeitsvolumen zur Aufnahme des Auftragsmaterials, wobei das Arbeitsvolumen zumindest seitlich von einer Wandung umschlossen ist, und eine Application device comprises a working volume for receiving the application material, wherein the working volume is at least laterally enclosed by a wall, and a
Bodenfläche mit einer in der Bodenfläche angeordneten und im Wesentlichen rechteckigen Öffnung aufweist. Hierbei erstrecken sich die langen Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung in einer orthogonalen Richtung zur geradlinigen Bewegungsrichtung und die langen Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung definierende Kanten weisen identische Abstände zu einer Ebene auf, die durch die Bewegungsrichtung definiert wird. Has bottom surface with an arranged in the bottom surface and substantially rectangular opening. Here, the long sides of the substantially rectangular opening extend in an orthogonal direction to the rectilinear moving direction, and the long sides of the substantially rectangular opening defining edges have identical distances to a plane defined by the moving direction.
[0006] Vorteilhaft wird beim Auftragen des Auftragsmaterials mit der beschriebenen Auftragsvorrichtung das gesamte aus der Öffnung austretende Material in die Schicht eingebracht. Die Ausbildung eines Schlickerbergs vor der Auftragsvorrichtung unterbleibt. Damit tritt auch kein Verlust von Auftragsmaterial auf. Zusätzlich kann die Advantageously, when applying the application material with the applicator described the entire material emerging from the opening material is introduced into the layer. The formation of a slip mountain before the application device is omitted. Thus, no loss of order material occurs. In addition, the
Auftragsvorrichtung bei Bewegung in zwei verschiedenen Richtungen eine Schicht auf der Auftragsfläche auftragen. Damit wird die Effektivität des Schichtaufbaus gegenüber zuvor bekannten Bauformen erheblich gesteigert. Application device when moving in two different directions apply a layer on the application surface. Thus, the effectiveness of the layer structure over previously known types is significantly increased.
[0007] Gemäß einer Weiterbildung der Auftragsvorrichtung beträgt ein Abstand zwischen langen Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung von 1 mm bis 100 mm, bevorzugt von 1 mm bis 20 mm. According to one embodiment of the applicator, a distance between long sides of the substantially rectangular opening of 1 mm to 100 mm, preferably from 1 mm to 20 mm.
[0008] Die Schichtausbildung erfolgt über die gesamte Breite der Auftragsvorrichtung gleichmäßig. Die Arbeitsbreite der Auftragsvorrichtung ist durch die Länge der langen Seiten der im Wesentlichen rechtwinkligen Öffnung, die im Falle des Auftrags eines Schlickers die Schlickeraustrittsöffnung oder der Schlickeraustrittsschlitz ist, definiert. The layer formation is uniform over the entire width of the applicator. The working width of the applicator is defined by the length of the long sides of the substantially rectangular opening, which in the case of the application of a slurry is the slip exit opening or the slip exit slot.
[0009] Gemäß einer Weiterbildung umfasst die im Wesentlichen rechteckige Öffnung die gesamte Bodenfläche des Arbeitsvolumens. According to one embodiment, the substantially rectangular opening comprises the entire bottom surface of the working volume.
[0010] Vorteilhaft kann so der Schlicker ungehindert über die gesamte Breite und Länge der im Wesentlichen rechtwinkligen Öffnung austreten. Die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmaterials (Schlickers) wird so bei gegebener Viskosität des Auftragsmaterials (Schlickers) und gegebener Fortschrittsgeschwindigkeit allein wesentlich durch die Füllhöhe im Arbeitsvolumen bestimmt. [0011] Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt eine Höhe der Wandung, gemessen von der Bodenfläche aus, zumindest 50 mm. Advantageously, the slip can pass unhindered over the entire width and length of the substantially rectangular opening. The exit speed of the application material (slurry) is determined so much for the given viscosity of the application material (slip) and given rate of progress alone by the level in the working volume. According to a further embodiment, a height of the wall, measured from the bottom surface, is at least 50 mm.
[0012] Vorteilhaft gestattet es diese Höhe, viele verschiedene Füllhöhen des Advantageously, this height allows many different heights of the
Auftragsmaterials, z.B. eines Schlickers, im Arbeitsvolumen vorzusehen. Application material, e.g. of a slip to provide in the working volume.
[0013] Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt eine lange Seite der in der Bodenfläche angeordneten rechteckigen Öffnung zumindest 10-100 mm, typischerweise zumindest 200-1100 mm beträgt. According to another embodiment, a long side of the arranged in the bottom surface rectangular opening is at least 10-100 mm, typically at least 200-1100 mm.
[0014] Ein Vorteil dieser Ausführungsform ergibt sich mit einer erreichbaren maximalen Kantenbreite des zu erzeugenden Bauteils. An advantage of this embodiment results with an achievable maximum edge width of the component to be produced.
[0015] Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Schlickerauftragseinheit umfassend eine beispielhaft oben beschriebene Auftragsvorrichtung und eine Auftragsfläche, wobei die Auftragsvorrichtung so über der Auftragsfläche anordenbar ist, dass ein Abstand zwischen der Bodenfläche und der Auftragsfläche bei einer linearen Bewegung der According to a further embodiment, a slip application unit comprising an application device described above by way of example and an application surface, wherein the application device can be arranged above the application surface that a distance between the bottom surface and the application surface in a linear movement of the
Auftragsvorrichtung in einer zur langen Seite der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung orthogonalen Bewegungsrichtung auf einen konstanten Wert einstellbar ist. Applicator can be set in a direction orthogonal to the long side of the substantially rectangular opening direction of movement to a constant value.
[0016] Vorteil dieser Schlickerauftragseinheit ist, dass beim Auftragen des Advantage of this slip application unit is that when applying the
Auftragsmaterials mit der beschriebenen Schlickerauftragseinheit das gesamte aus der Öffnung der Auftragsvorrichtung austretende Material in die Schicht eingebracht wird. Die Ausbildung eines Schlickerbergs vor der Auftragsvorrichtung unterbleibt. Damit tritt auch kein Verlust von Auftragsmaterial durch Abschieben dieses Schlickerbergs von der Application material with the slip application unit described the entire material emerging from the opening of the applicator material is introduced into the layer. The formation of a slip mountain before the application device is omitted. Thus also no loss of order material occurs by pushing this Schlickerberg of the
Auftragsfläche am Ende des Schichtauftrags auf. Zusätzlich kann die Schlickerauftragseinheit bei jeder Bewegung der Auftragsvorrichtung in zwei entgegengesetzte Richtungen jeweils eine Schicht auf der Auftragsfläche auftragen. Damit wird die Effektivität des Schichtaufbaus gegenüber zuvor bekannten Bauformen erheblich gesteigert. Application area at the end of the shift order. In addition, the slip application unit can apply a layer on the application surface in each case in two opposite directions for each movement of the applicator. Thus, the effectiveness of the layer structure over previously known types is significantly increased.
[0017] Gemäß einer Weiterbildung der vorgenannten Schlickerauftragseinheit beträgt der konstante Wert des Abstandes zwischen der Bodenfläche der Auftragsvorrichtung und der Auftragsfläche von 20 μιη bis 1000 μιη. According to one embodiment of the aforementioned slip application unit, the constant value of the distance between the bottom surface of the applicator and the application surface of 20 μιη to 1000 μιη.
[0018] Vorteilhaft ermöglicht das hinlänglich glatte äußere Konturen eines erzeugten Grünkörpers. [0019] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schlickerauftragseinheit weiter einen Linearmotor zur Bewegung der Auftragsvorrichtung über der Auftragsfläche. Advantageously, the reasonably smooth outer contours of a green body produced allows. According to a further embodiment, the slip application unit further comprises a linear motor for moving the applicator device over the application surface.
[0020] Vorteilhaft kann ein Linearmotor an unterschiedliche gewünschte Advantageously, a linear motor to different desired
Fortschrittsgeschwindigkeiten der Auftragseinheit über der Auftragsfläche angepasst werden. Progress speeds of the order unit are adjusted over the order surface.
[0021] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Auftragsfläche eine sie umgebende Randfläche. According to a further embodiment, the application surface comprises a surrounding edge surface.
[0022] Vorteilhaft erlaubt die Randfläche die Bildung einer sauberen Kante der aufgetragenen Schichten und somit des Schichtstapels, da die Randfläche im Gegensatz zu den bereits auf die Auftragsfläche aufgetragenen Schichten nicht saugend ist und somit kein bzw. sehr wenig Material beim Überstreichen mit der Öffnung hier abgelegt wird. Zudem kann der Abstand der Randfläche unabhängig von der Arbeitsfläche relativ zur Advantageously, the edge surface allows the formation of a clean edge of the applied layers and thus of the layer stack, since the edge surface, in contrast to the already applied to the application surface layers is not absorbent and thus no or very little material when passing over the opening here is filed. In addition, the distance of the edge surface independent of the working surface relative to
Auftragsvorrichtung eingestellt und mit dem Ziel wenig Material abzulegen minimiert werden. In diesem Zusammenhang sind Abstände kleiner 10 μιη vorteilhaft. Adjustment device set and with the aim of little material to be minimized. In this context, distances smaller than 10 μm are advantageous.
[0023] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Randfläche hydrophob. According to a further embodiment, the edge surface is hydrophobic.
[0024] Vorteilhaft ist die Benetzbarkeit der hydrophoben Randfläche mit dem Advantageously, the wettability of the hydrophobic edge surface with the
Auftragsmaterial, also dem Schlicker, stark vermindert. Bevorzugt benetzt der typischerweise wässrige Schlicker die Randfläche überhaupt nicht. Application material, so the slip, greatly reduced. Preferably, the typically aqueous slip does not wet the edge surface at all.
[0025] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Randfläche zumindest eine Parkstation für die Auftragsvorrichtung und die Parkstation ist so eingerichtet, dass die im Wesentlichen rechteckige Öffnung in der Bodenfläche der Auftragsvorrichtung während des Parkens der Auftragsvorrichtung auf der Parkstation so verschlossen ist, dass kein According to a further embodiment, the edge surface comprises at least one parking station for the applicator and the parking station is arranged so that the substantially rectangular opening in the bottom surface of the applicator is closed during parking of the applicator on the parking station so that no
Auftragsmaterial aus dem Arbeitsvolumen durch die im Wesentlichen rechteckige Öffnung austreten kann. Application material from the working volume can escape through the substantially rectangular opening.
[0026] Vorteilhaft kann über das Einnehmen der Parkposition ein Verlust von Schlicker vermieden werden. Während des Konsolidierungsschrittes bleibt die Auftragsvorrichtung einsatzbereit, kein Schlicker trocknet an. Advantageously, a loss of slip can be avoided by taking the parking position. During the consolidation step, the applicator remains operational, no slurry dries.
[0027] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. [0028] In den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an die Fertigungsindustrie, insbesondere im Bereich der Entwicklung und der Prototypenherstellung stark gewandelt. Die zunehmende Anzahl an Produktvarianten, bei einer größeren Komplexität, lässt den Bedarf an Prototypen ständig steigen. Unter dem Leitbegriff„Rapid Prototyping" oder„Rapid The embodiments described above can be combined with each other as desired. In recent years, the demands on the manufacturing industry, especially in the field of development and prototype production have changed significantly. The increasing number of product variants, with greater complexity, is constantly increasing the need for prototypes. Under the heading "Rapid Prototyping" or "Rapid
Manufacturing" sind eine Vielzahl neuartiger Technologien entstanden, mit deren Hilfe sich der Anspruch an flexiblere Fertigung realisieren lässt. Manufacturing "a variety of new technologies have emerged, with the help of which the demand for more flexible production can be realized.
[0029] Die wesentlichen Merkmale dieser Verfahren sind die Erstellung von The essential features of these methods are the creation of
Prozesssteuerdaten aus CAD-Geometriedaten mit anschließender Steuerung von Process control data from CAD geometry data with subsequent control of
Bearbeitungseinrichtungen. Allen diesen Verfahren sind die folgende Merkmale gemein: Processing devices. All of these methods share the following features:
[0030] 1: Die Formgebung geschieht nicht durch Materialabtrag, sondern durch Zugabe von Material, oder durch den Phasenübergang eines Materials von flüssig nach fest bzw. es findet eine Kompaktierung eines pulverförmigen Ausgangsmaterials statt. 1: The shaping is done not by material removal, but by adding material, or by the phase transition of a material from liquid to solid or there is a compaction of a powdery starting material instead.
[0031] 2: Alle Verfahren bauen Teilgeometrien aus Schichten endlicher Dicke, die durch einen Slice-Prozess realisiert werden, direkt aus CAD-Daten auf. 2: All methods build part geometries of layers of finite thickness, which are realized by a slice process, directly from CAD data.
[0032] Die heute zur Verfügung stehenden Verfahren unterscheiden sich im The methods available today differ in the
Ausgangszustand der Materialien (fest, flüssig, pastös) bei der Schichtenaddition bzw. dem Bauprozess. Es gibt eine Vielzahl von Verfahren, die als Ausgangsmaterial ein festes pulverförmiges Material einsetzen, wobei bei der Verwendung trockner rieselfähiger Pulver für den Schichtauftrag Schichten mit nur geringer Packungsdichte der Pulverpartikel erreicht werden, typischerweise zwischen 30 und 50% Packungsdichte. Initial state of the materials (solid, liquid, pasty) during the layer addition or the building process. There are a variety of methods that use a solid powdery material as the starting material, wherein when using free-flowing powder for the layer coating layers with only a low packing density of the powder particles are achieved, typically between 30 and 50% packing density.
[0033] Es gibt ein Verfahren, welches Suspensionen mit geringem Anteil an organischen Additiven zum Schichtauftrag verwendet. Dieses Verfahren ist unter US 6,827,988 B2 beschrieben. Das LSD (lagenweise Schlicker Deposition) Verfahren bringt keramische Grünschichten über ein an das Foliengießen angelehntes Verfahren auf und verwendet gleich dem selektiven Lasersintern einen Laser zur lokalen Verfestigung/Versinterung der keramischen Grünschichten. Die Grünschichten haben eine Packungsdichte der Pulverpartikel von über 60%. In Kombination mit einem Druckkopf ist ebenfalls dieser Schichtauftrag zum Patent angemeldet PCT /EP2012/060420. There is a method which uses suspensions with a low content of organic additives for coating. This process is described in US 6,827,988 B2. The LSD (Layer-wise Slurry Deposition) process applies ceramic green sheets via a process similar to film casting and, similar to selective laser sintering, uses a laser for local solidification / sintering of the ceramic green sheets. The green sheets have a packing density of the powder particles of over 60%. In combination with a print head, this coating order is also patent pending PCT / EP2012 / 060420.
[0034] Die hohen Packungsdichten der Pulverpartikel im Pulverbett führen dazu, dass das Pulverbett einen frei stehenden Block darstellt, der das Bauteil einschließt. [0035] Beim LSD-Prozess werden Suspensionen von keramischen oder metallischen Partikeln (nachfolgend Schlicker genannt) verwendet, um Pulverschichten mit einer hohen Packungsdichte der Pulverpartikel aufzubauen, und - mit zwischengeschalteten Schritten eines lokalen Konsolidierens - zu stapeln. Auf die typisch quadratische oder rechteckige Arbeitsplattform wird mittels einer Rakeleinheit (engl, doctor blade) eine Schlickerschicht aufgetragen und getrocknet. Anschließend werden die Pulverpartikel mittels Lasersintern oder Einspritzen eines Binders lokal konsolidiert. The high packing densities of the powder particles in the powder bed result in the powder bed forming a free-standing block enclosing the component. In the LSD process, suspensions of ceramic or metallic particles (hereafter called slips) are used to build powder layers with a high packing density of the powder particles, and to stack with intervening local consolidation steps. On the typical square or rectangular working platform a slip layer is applied and dried by means of a doctor blade unit. Subsequently, the powder particles are locally consolidated by laser sintering or injection of a binder.
[0036] In der bisherigen LSD-Technologie wird der Schlicker über eine Hohlrakel aufgebracht. Die Hohlrakel umfasst einen Spalt in einem länglichen hohlen Rakel, wobei die Spaltweite im Bereich von 250 bis 2000 μιη liegt. Die erste Rakelfläche der Hohlrakel weist eine Kante (die Vorderkante der Hohlrakel, erste Kante) und die zweite Rakelfläche weist ebenfalls eine Kante, die Hinterkante der Hohlrakel, bzw. die zweite Kante auf. Auf die Bewegungsrichtung der Hohlrakel bezogen ist die erste Kante die führende, während die zweite Kante die jener nachfolgende ist. Die Breite des zwischen erster und zweiter Kante, bzw. zwischen Vorderkante und Hinterkante gebildeten Spaltes beträgt üblicherweise 250 bis 2000μιη, vorzugsweise etwa 500μιη. In den durch die beiden Kanten begrenzten Hohlraum wird der Schlicker gepumpt. Die Hohlrakel ist an eine Pumpe angeschlossen, welche den nötigen Druck aufbaut, um den Schlicker durch die Rakel zu fördern. Die erste und die zweite Kante, bzw. Vorder- und Hinterkante haben unterschiedliche Höhen. Die Vorderkante hat einen größeren Abstand zu der unter der Rakel befindlichen Aufbaufläche als die Hinterkante. Dadurch wird der Schlicker unter der Vorderkante hindurchgefördert und es bildet sich ein Berg Schlicker vor der Vorderkante. Dieser Schlickerberg wird bei der Bewegung der Rakel über die Auftragsfläche vor der Rakel - einer Bugwelle vergleichbar - hergeschoben. Die Menge an Schlicker in dem Schlickerberg gewährleistet einen ausreichenden Nachschub an Schlicker für den gleichmäßigen Schichtauftrag bei Bewegung der Rakel. Die Hinterkante der Rakel bestimmt bei der Bewegung der Rakel, durch ihre Höhe zur unter der Rakel In the previous LSD technology, the slurry is applied via a hollow blade. The hollow blade comprises a gap in an elongated hollow doctor blade, wherein the gap width is in the range of 250 to 2000 μιη. The first doctor blade surface of the hollow blade has an edge (the front edge of the hollow blade, first edge) and the second doctor blade surface also has an edge, the trailing edge of the hollow blade, and the second edge. Based on the direction of movement of the hollow blade, the first edge is the leading edge, while the second edge is that which follows. The width of the gap formed between the first and second edge or between the leading edge and the trailing edge is usually 250 to 2000 μm, preferably about 500 μm. In the limited by the two edges cavity of the slurry is pumped. The hollow blade is connected to a pump, which builds up the necessary pressure to convey the slurry through the squeegee. The first and the second edge, respectively front and rear edge have different heights. The leading edge is a greater distance from the surface under the squeegee than the trailing edge. As a result, the slip is conveyed under the leading edge and a mountain slip forms in front of the leading edge. This Schlickerberg is pushed during the movement of the doctor blade over the application surface in front of the doctor blade - a bow wave comparable. The amount of slip in the Schlickerberg ensures a sufficient supply of slurry for the uniform layer application when moving the squeegee. The trailing edge of the squeegee is determined by the height of the squeegee
befindlichen Fläche oder Schicht, die Höhe der jeweils aufgetragenen Schlickerschicht. surface or layer, the height of each applied slip layer.
Üblicherweise liegt die Schichthöhe zwischen 50 und 200μιη. Usually, the layer height is between 50 and 200μιη.
[0037] Vor diesem Hintergrund betrifft das mit der vorgeschlagenen Against this background, this relates to the proposed
Schichtauftragseinheit verwirklichte Prinzip ein Verfahren, welches den Aufbau eines Pulverbetts mittels der LSD-Technologie vorsieht, aber über den Stand der Technik hinaus eine verbesserte Rakel- und Schichtauftragstechnologie aufweist. Die hier verwendeten Schlicker können keramische Schlicker, beispielsweise Silikat-Schlicker sein. Ebenso können Suspensionen metallischer Partikel eingesetzt werden. Layer application unit realized principle a method which provides the structure of a powder bed by means of the LSD technology, but in addition to the state of the art has an improved doctor blade and layer application technology. The ones used here Slips can be ceramic slips, for example silicate slips. Likewise suspensions of metallic particles can be used.
[0038] Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile. The accompanying drawings illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. The elements of the drawings are relative to one another and not necessarily to scale. Like reference numerals designate corresponding parts accordingly.
[0039] Figur 1 zeigt eine herkömmliche Hohlrakel im Querschnitt. FIG. 1 shows a conventional hollow blade in cross section.
[0040] Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen FIG. 2 shows a first embodiment of the invention
Auftragsvorrichtung (hier auch als Doppelrakel bezeichnet) im Querschnitt. Application device (also referred to here as a double blade) in cross section.
[0041] Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen FIG. 3 shows a second embodiment of the invention
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel im Querschnitt. Applicator or double squeegee in cross section.
[0042] Figur 4 zeigt eine Aufsicht auf die hier vorgeschlagene Schichtauftragseinheit. FIG. 4 shows a plan view of the layer application unit proposed here.
[0043] Insbesondere zeigt Fig. 1 eine von links nach rechts auf der Auftragsfläche 6 bewegte hohle Rakel 1, umfassend eine erste Kante 2 bzw. Vorderkante 2 und eine zweite Kante 3, bzw. Hinterkante 3. Die Rakel 1 transportiert die zum Schichtauftrag verwendete Suspension, also den Schlicker 4. Bei der Bewegung der Rakel 1 während des In particular, Fig. 1 shows a moving from left to right on the application surface 6 hollow doctor blade 1, comprising a first edge 2 and front edge 2 and a second edge 3, or trailing edge 3. The doctor 1 transports the used for coating order Suspension, ie the slurry 4. During the movement of the doctor blade 1 during the
Schichtauftrages (in Fig. 1 von links nach rechts) bildet sich vor der Vorderkante 2 der Rakel 1 ein Schlickerberg 5 aus, während die Rakel 1 über die Auftragsfläche 6 geführt wird. Der Schlicker wird kontinuierlich mit einer Pumpe nachgeführt, sodass während des Layer application (in Fig. 1 from left to right) is formed in front of the front edge 2 of the doctor blade 1 from a slip 5, while the doctor blade 1 is guided over the application surface 6. The slurry is continuously fed with a pump, so during the
Schichtauftrages stets ein Schlickerberg vor der Rakel hergeschoben wird. Bevorzugt ist die Auftragsfläche saugfähig. Shift job always a Schlickerberg is pushed in front of the squeegee. Preferably, the application surface is absorbent.
[0044] Fig. 2 zeigt eine erste Bauform der hier vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung 10 bzw. Schichtauftragseinheit. Auch diese transportiert den Schlicker 4. Im Unterschied zur vorbekannten Rakel 1 sind die erste Kante 2 entsprechend der Vorderkante 2 und die zweite Kante 3, entsprechend der Hinterkante 3 jedoch beide im gleichen Abstand von der saugfähigen Auftragsfläche 6 angeordnet. Dadurch tritt bei der linearen Bewegung der Auftragsvorrichtung bzw. der Doppelrakel über die Auftragsfläche der Schlicker jeweils an derjenigen Kante aus, die in Bewegungsrichtung hinter der anderen Kante liegt. Die Position der führenden Kante (leading edge) und die der jener folgenden Kante (tailing edge) ergibt sich somit aus der Bewegungsrichtung der Auftragsvorrichtung 10 bzw. Doppelrakel 10. An der jeweils in Bewegungsrichtung vorn angeordneten Kante 2 kann sich im Unterschied zu vorbekannten Rakeln so kein Schlickerberg mehr ausbilden. Der Nachschub des Schlickers erfolgt ausschließlich aus dem Schlickerreservoir der Vorrichtung 10 heraus und unmittelbar über den hier typischerweise breiteren Schlitz 30. Typische Spaltbreiten a des Schlitzes 30 betragen beispielsweise 1 mm bis 2 cm. Der Schlitz kann jedoch auch 100 mm breit sein. Bevorzugt ist eine Schlitzbreite a von 5 bis 20mm. Während der Schlitz die Breite a aufweist, haben die Kanten eine Breite b. Gemäß der hier gezeigten ersten Bauform ist die Breite der beiden Kanten b geringer als die Schlitzbreite a. Die Dosierung des Schlickers 4 auf die Auftragsfläche 6 erfolgt bei einem typischerweise konstanten hydrostatischen Druck, der sich mit der Stauhöhe h des Schlickers in der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 ergibt. Vorteilhaft ist die Stauhöhe h auf einen konstanten Wert einstellbar. Beispielsweise kann die Schichtauftragseinheit eingerichtet sein, eine Stauhöhe von 10-100 mm zu ermöglichen, insbesondere eine annähernd konstante Füllhöhe h des Schlickers in der Rakel von 4 cm bis zu 10 cm zu gewährleisten. Der in der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 stehende Schlicker 4 (Flüssigkeitssäule der Suspension) gewährleistet damit einen kontinuierlichen hydrostatischen Druck am Spalt über der Auftragsfläche 6. Das Vorhandensein einer stehenden Flüssigkeitssäule und eines konstanten hydrostatischen Drucks am Spalt über der Auftragsfläche ist ein typisches Merkmal der hier vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10, unabhängig von der jeweiligen Bauform. Im Kontakt mit der saugfähigen Auftragsfläche 6 setzt unter der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 die Bildung eines Scherben 7 ein. Insbesondere wird der Scherben unter dem Schlitz und der in FIG. 2 shows a first design of the applicator device 10 or layer application unit proposed here. This also transports the slurry 4. In contrast to the prior art doctor blade 1, the first edge 2 corresponding to the leading edge 2 and the second edge 3, but according to the trailing edge 3 are both arranged at the same distance from the absorbent application surface 6. As a result, in the case of the linear movement of the application device or the double doctor blade over the application surface, the slurry emerges in each case at that edge which lies behind the other edge in the direction of movement. The position of the leading edge (leading edge) and that of the following edge (tailing edge) thus results from the direction of movement of the applicator 10 or double squeegee 10. An each in the direction of movement at the front edge 2 can train in contrast to prior art squeegees no Schlickerberg more. The replenishment of the slurry takes place exclusively from the Schlickerreservoir the device 10 and directly over the here typically wider slot 30. Typical gap widths a of the slot 30, for example, 1 mm to 2 cm. However, the slot can also be 100 mm wide. Preferably, a slot width a of 5 to 20mm. While the slot has the width a, the edges have a width b. According to the first design shown here, the width of the two edges b is less than the slot width a. The metering of the slurry 4 onto the application surface 6 takes place at a typically constant hydrostatic pressure, which results with the accumulation height h of the slurry in the application device or double doctor blade 10. Advantageously, the storage height h is adjustable to a constant value. For example, the layer application unit can be set up to allow a storage height of 10-100 mm, in particular to ensure an approximately constant filling level h of the slurry in the squeegee of 4 cm to 10 cm. The slurry 4 (liquid column of the suspension) standing in the application device or double doctor blade 10 thus ensures a continuous hydrostatic pressure at the gap above the application surface 6. The presence of a stationary liquid column and a constant hydrostatic pressure at the gap above the application surface is a typical feature of the present invention proposed applicator or double doctor blade 10, regardless of the particular design. In contact with the absorbent application surface 6 sets under the applicator or double doctor blade 10, the formation of a piece of broken glass 7 a. In particular, the broken pieces under the slot and the in
Bewegungsrichtung hinteren Kante der Auftragsvorrichtung 10 bzw. Doppelrakel ausgebildet. Direction of movement of the rear edge of the applicator 10 or double doctor blade formed.
[0045] Der Schlicker beginnt also unter der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 nach Kontakt mit der saugfähigen Auftragsfläche 6, die beispielsweise eine vorher aufgetragene trockene Pulverschicht sein kann, mit der Scherbenbildung. Die The slurry thus begins under the applicator or double doctor blade 10 after contact with the absorbent application surface 6, which may be, for example, a previously applied dry powder layer, with the body formation. The
Scherbenbildung ist hierbei proportional der Wurzel der Zeit. Um einen Kontakt der Shard formation is proportional to the root of time. To contact the
Rakelkanten mit der Suspension 4 und nicht dem Scherben 7 sicher zu stellen (für die Squeegee edges with the suspension 4 and not the shard 7 to make sure (for the
Definition der Schichthöhe) und eine Kollision der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 mit dem gebildeten Scherben 7 zu verhindern, wird die Geschwindigkeit der Definition of the layer height) and to prevent a collision of the applicator or double doctor blade 10 with the formed cullet 7, the speed of
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 auf die Scherbenbildungsrate des Schlickers abgestimmt. Die Scherbenbildungsrate hängt unter anderem von der Korngrößenverteilung des Pulvers im Schlicker und dessen Feststoffgehalt ab. Des Weiteren ist die Scherbenbildung in den ersten Schichten, durch das andere Saugverhalten der saugfähigen Auftragsfläche im Vergleich zu einer großen Anzahl an schon gebildeten Schichten, verschieden. Die Applicator or double doctor blade 10 matched to the body formation rate of the slip. Among other things, the body formation rate depends on the particle size distribution of the powder in the slurry and its solids content. Furthermore, the body formation in the first layers is different due to the different absorbency of the absorbent application surface compared to a large number of already formed layers. The
Geschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel wird deshalb so gewählt, dass der Scherben 7 noch nicht auf die gesamte Schichthöhe angewachsen ist, während die Speed of the applicator or double doctor blade is therefore chosen so that the Shards 7 has not yet grown to the entire layer height, while the
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 über die Auftragsfläche 6 gleitet. Ist die Applicator or double squeegee 10 slides over the application surface 6. Is the
Scherbenbildungsrate sehr groß, wird die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 schneller bewegt, um eine Kollision mit dem Scherben 7 zu vermeiden. Typische Geschwindigkeiten der linearen Bewegung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 liegen zwischen 10 mm/s bis 200 mm/s. Shard formation rate very large, the applicator or double doctor blade 10 is moved faster to avoid collision with the body 7. Typical speeds of the linear movement of the applicator or double doctor blade 10 are between 10 mm / s to 200 mm / s.
[0046] Fig. 3 zeigt eine zweite Bauform der vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10. Auch diese umfasst eine stehende Flüssigkeitssäule von annähernd konstanter Höhe h. Jedoch ist hier die Wandbreite b am Rakelfuß größer als die Schlitzbreite a. Der auch hier für beide unteren Kanten 2 und 3 (Streichflächen, Stirnflächen) gleiche Abstand zur Auftragsfläche 6 stellt einen stets konstanten Wechselwirkungsabstand zwischen der Öffnung 30 bzw. dem Schlickeraustrittsschlitz 30 der Auftragsvorrichtung 10 bzw. 3 shows a second design of the proposed application device or double squeegee 10. This also comprises a standing liquid column of approximately constant height h. However, here the wall width b at the squeegee foot is greater than the slot width a. The same distance for the lower surface 2 and 3 (strike surfaces, end faces), which is also the same here for the application surface 6, always ensures a constant interaction distance between the opening 30 and the slip exit slot 30 of the application device 10 or
Doppelrakel 10 und der Auftragsfläche 6 sicher.Typische Abstände, d.h. typische Double doctor blade 10 and the application surface 6 sicher.Typisch distances, i. typical
Arbeitsab stände zwischen dem Rakelfuß und der Arbeitsfläche liegen im Bereich von 20 bis 1000 μιη. Beispielsweise kann ein bevorzugter Arbeitsabstand 50 μιη bis 100 μιη betragen. Bei einer gegebenen Bewegungsgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 ergibt sich - wie auch für die erste Bauform - eine konstante Wechsel wirkungszeit der von der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 bereitgestellten Suspension 4 mit der Arbeitsab states between the doctor foot and the work surface are in the range of 20 to 1000 μιη. For example, a preferred working distance may be 50 μιη to 100 μιη. At a given speed of movement of the applicator or double doctor blade 10 results - as well as for the first design - a constant interaction effective time provided by the applicator or double doctor blade 10 suspension 4 with the
Auftragsfläche 6. Die Wechselwirkungsdauer und die Saugfähigkeit der Auftragsfläche 6 definieren bei einer gegebenen Zusammensetzung des Schlickers die Ausbildung des Scherben 7 unter der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10. Eine typische Application surface 6. The interaction duration and the absorbency of the application surface 6 define, for a given composition of the slurry, the formation of the body 7 beneath the applicator or double squeegee 10. A typical
Geschwindigkeit der Rakel beträgt 10 mm/s bis 200 mm/s. Während der Bewegung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 über die Auftragsfläche 6 wird am Speed of the squeegee is 10 mm / s to 200 mm / s. During the movement of the applicator or double doctor blade 10 on the application surface 6 is on
Schlickeraustrittsschlitz 30 , d.h. an der Schlickeraustrittsöffnung 30 der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 stets neue Fläche nachgeführt, auf der unter Ausbildung des Scherben 7 die zur nachfolgenden Konsolidierung bereitstehende Pulverschicht ausgebildet wird. Gemäß einer Modifikation dieser Bauform kann die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 im Querschnitt auch eine Trichterform aufweisen. Die Wände der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 müssen nicht parallel zueinander angeordnet sein. Der Schlitz hat, von der Auftragsfläche aus betrachtet, typischerweise eine rechteckige Form und weist eine Breite von 1 mm bis 2 cm auf. Die Rakelöffnung kann aber auch bis zu 100 mm betragen, als vorteilhaft haben sich Breiten der Rakelöffnung a von 5 bis 20 mm erwiesen. Die Breite b der Rakelwand am Rakelfuß beträgt typischerweise 1 bis 20 mm, bevorzugt 2 bis 5 mm. Slip exit slot 30, i. at the slip outlet opening 30 of the applicator or double squeegee 10 always new surface tracked on the formation of the cullet 7 which is prepared for subsequent consolidation powder layer is formed. According to a modification of this design, the applicator or double doctor blade 10 may also have a funnel shape in cross-section. The walls of the applicator or double doctor blade 10 need not be arranged parallel to each other. The slot typically has a rectangular shape when viewed from the application surface and has a width of 1 mm to 2 cm. However, the squeegee opening can also be up to 100 mm, as have proven advantageous widths of the squeegee opening a from 5 to 20 mm. The width b of the doctor blade wall on the doctor foot is typically 1 to 20 mm, preferably 2 to 5 mm.
[0047] Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf die vorgeschlagene Schichtauftragseinheit. Die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 wird in linearer Richtung abwechselnd von einer Seite der saugfähigen Auftragsfläche 6 zur anderen Seite der saugfähigen Auftragsfläche 6 bewegt (vgl. Doppelpfeil). Die dabei nicht vom Spalt der Auftragsvorrichtung überstrichene, die saugfähige Auftragsfläche 6 umgebende Rand-Fläche ist als hydrophobe Fläche 8 ausgebildet. Die Randfläche ist dicht, nicht saugfähig, und aus hydrophobem Material gebaut oder mit diesem beschichtet. FIG. 4 shows a plan view of the proposed layer application unit. The applicator or double doctor blade 10 is alternately in a linear direction of a Side of the absorbent application surface 6 to the other side of the absorbent application surface 6 moves (see double arrow). The edge surface which is not swept by the gap of the application device and which surrounds the absorbent application surface 6 is designed as a hydrophobic surface 8. The edge surface is dense, non-absorbent, and constructed of or coated with hydrophobic material.
[0048] Die vorgeschlagene Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 umfasst also eine erste Kante 2, Vorderkante 2 und eine zweite Kante 3, auch Hinterkante 3 genannt, die beide einen Hohlraum, bzw. ein Arbeitsvolumen umschließen und einen Spalt bilden. Im Vergleich zu der üblicherweise verwendeten Hohlrakel ist dieser Spalt jedoch breiter. Eine typische Breite des Spaltes, d.h. ein typischer, über die seitliche Ausdehnung der Rakel konstanter Abstand zwischen erster und zweiter Kante, d.h. zwischen Vorderkante 2 und Hinterkante 3 der Doppelrakel beträgt zwischen 1 mm und 15 mm, bevorzugt 5 bis 20 mm. Die Doppelrakel bzw. Auftragsvorrichtung 10 kann vorteilhaft drucklos, ohne Pumpe, mit Schlicker befüllt werden. Der von den beiden zueinander beabstandeten Rakelflächen (Klingen) und beidseitigen Seitenflächen umschlossene Hohlraum der Rakel dient als Vorratsgefäß bzw. Arbeitsvolumen für den Schlicker 4 und stellt genügend Schlicker für einen homogenen Schichtauftrag mindestens einer Schicht bereit. Ein Nachfüllen der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 kann nach dem Auftragen einer oder mehrerer Schichten, oder bevorzugt kontinuierlich erfolgen. Die Geometrie der Auftragsvorrichtung bzw. Rakel ermöglicht einen Transport des Schlickers zum Spalt hin, der ausschließlich durch die Gravitation getrieben ist. Dadurch wird bei der Bewegung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel der durch die Schichtbildung jeweils verbrauchte Schlicker direkt unter der Auftragsvorrichtung bzw. The proposed applicator or double doctor blade 10 thus includes a first edge 2, front edge 2 and a second edge 3, also called trailing edge 3, both enclose a cavity, or a working volume and form a gap. In comparison to the commonly used hollow blade, however, this gap is wider. A typical width of the gap, i. a typical constant distance between the first and second edge over the lateral extent of the doctor blade, i. between the leading edge 2 and trailing edge 3 of the double squeegee is between 1 mm and 15 mm, preferably 5 to 20 mm. The double doctor blade or applicator 10 can advantageously be filled without pressure, without a pump, with slip. The space enclosed by the two spaced doctor blade surfaces (blades) and two-sided side surfaces cavity of the squeegee serves as a storage vessel or working volume for the slurry 4 and provides enough slip for a homogeneous coating order at least one layer ready. A refilling of the application device or double doctor blade 10 can be carried out after the application of one or more layers, or preferably continuously. The geometry of the applicator or squeegee allows a transport of the slurry towards the gap, which is driven exclusively by gravity. As a result, during the movement of the application device or double doctor blade, the slip consumed in each case by the layer formation is directly under the application device or
Doppelrakel wieder ersetzt. Das gewährleistet eine konstante Bereitstellung des zum Double squeegee replaced again. This ensures a constant supply of the
Schichtauftrag erforderlichen Schlickers und ermöglicht einen gleichmäßigen Schichtauftrag über die gesamte Ausdehnung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel auf der vollen Breite der Auftragsfläche. Die Zeit der Interaktion von dem unmittelbar mit der Rakel zugeführten Schlicker und der saugfähigen Auftragsfläche unter dem Spalt wird bei einer konstanten Geschwindigkeit der Rakel durch die Breite des Schlitzes der Rakel, welche die Kontaktfläche des Schlicker mit der saugfähigen Auftragsfläche definiert, bestimmt. Durch den kapillartransport-getriebenen Entzug des Suspensionsmittels setzt die Scherbenbildung des Schlickers unter der Rakel, unmittelbar unter dem Schlickeraustrittsschlitz ein. Mit anderen Worten: Aus der Schlickerschicht wird eine Pulverschicht mit der jeweils typischen Packungsdichte gebildet. Die Hinterkante und die Vorderkante der vorgeschlagenen Doppelrakel haben jeweils die gleiche Höhe über der Auftragsfläche. Mit anderen Worten. Der Abstand zwischen einer ersten Kante (Vorderkante) der Doppelrakel und der saugfähigen Auftragsfläche gleicht dem Abstand zwischen der zweiten Kante (Hinterkante) der Layer order required slip and allows a uniform coating order over the entire extent of the applicator or double doctor blade on the full width of the application surface. The time of interaction of the slurry directly fed with the squeegee and the absorbent application surface under the nip is determined at a constant speed of the squeegee by the width of the squeegee slot which defines the contact surface of the slurry with the sorbent application surface. Due to the capillary transport-driven withdrawal of the suspending agent, the body formation of the slip begins under the doctor blade, directly below the slip outlet slot. In other words, a powder layer with the typical packing density is formed from the slurry layer. The trailing edge and leading edge of the proposed Double squeegees are each the same height above the application area. In other words. The distance between a first edge (leading edge) of the double squeegee and the absorbent application surface is equal to the distance between the second edge (trailing edge) of the
Doppelrakel und der saugfähigen Auftragsfläche. Der Abstand liegt beispielsweise im Bereich von 20 bis 1000 μιη. Die Doppelrakel kann somit in beiden Richtungen rechtwinklig zu Vorderkante und Hinterkante der Doppelrakel Schlicker auftragen. Die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel fährt in einer Bewegung in einer ersten Richtung über die Auftragsfläche und trägt dabei eine erste Schlickerschicht auf. Diese Bewegung in der ersten Richtung endet über einer an einem Ende der Auftragsfläche angeordneten Parkstation 9. Die Parkstation 9 ermöglicht ein Parken der Auftragsvorrichtung 10 bzw. Doppelrakel 10 während des Double squeegee and the absorbent application surface. The distance is for example in the range of 20 to 1000 μιη. The double squeegee can thus apply slip in both directions at right angles to the leading edge and trailing edge of the double squeegee. The application device or double doctor blade moves in a movement in a first direction over the application surface and thereby contributes a first slip layer. This movement in the first direction ends above a parking station 9 arranged at one end of the application surface. The parking station 9 permits parking of the application device 10 or double squeegee 10 during the parking
Konsolidierungsschritts, und verhindert, dass Schlicker aus der Schlickeraustrittsöffnung (Spalt) 30 austritt. Die Parkstation 9 umfasst eine Schicht eines schwammartigen Materials oder eine Dichtung. Der Schwamm oder die Dichtung ermöglicht es, die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 während des Parkens abzudichten. Consolidation step, and prevents slip out of the slurry outlet opening (gap) 30 emerges. The parking station 9 comprises a layer of sponge-like material or a gasket. The sponge or seal makes it possible to seal the application device or double doctor blade 10 during parking.
[0049] Die Breite b der Rakelwand am Fuß der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel 10 kann unterschiedlich ausgeführt werden, um für verschiedene Viskositäten beim jeweiligen hydrostatischen Druck (Füllhöhe) eine verbesserte Abdichtung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel in der Parkposition zu ermöglichen. Auftragsvorrichtungen bzw. Doppelrakel mit Wänden, die einen beliebigen Winkel (z.B. parallel oder Trichterform) und Verbreiterungen haben, sind ebenso möglich. Ebenso sind Bauformen der Auftragsvorrichtung bzw. The width b of the doctor wall at the foot of the applicator or double doctor blade 10 can be made different to allow for different viscosities at the respective hydrostatic pressure (level) improved sealing of the applicator or double doctor in the parking position. Applicators or double squeegees with walls having any angle (e.g., parallel or funnel shape) and spacers are also possible. Likewise, types of the applicator device or
Doppelrakel möglich, die bei gleicher Füllhöhe h eine unterschiedliche Menge an Schlicker in der Doppelrakel bereitstellen. Ebenso sind Bauformen möglich, die durch unterschiedliche Verhältnisse der Breite a der Öffnung 30 der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel, zur Füllhöhe h aufweisen. Double squeegee possible that provide a different amount of slip in the double squeegee at the same level h. Likewise, designs are possible which have different ratios of the width a of the opening 30 of the application device or double squeegee, to the filling level h.
[0050] Ein Feststoffgehalt typischerweise verwendeter Schlicker liegt im Bereich von 40 - 80 Volumen- . Die Viskosität des Schlickers liegt im Bereich von 0,1 bis 5 Pa s. A solids content of typically used slip is in the range of 40-80 volume. The viscosity of the slurry is in the range of 0.1 to 5 Pa s.
[0051] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Auftragsfläche jeweils zwei Parkstationen auf, sodass jede Bewegung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel über die Auftragsfläche auf einer Parkstation endet. Während sich die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel auf einer Parkstation befindet, schließt sich typischerweise ein According to a preferred embodiment, an application surface in each case has two parking stations, so that each movement of the application device or double squeegee ends over the application surface on a parking station. While the application device or double squeegee is located at a parking station, typically includes a
Konsolidierungsschritt an. Nach dem Konsolidierungsschritt wird die Arbeitsfläche um den jeweils verfahrenstypischen Betrag, beispielsweise um 100 μιη abgesenkt und die nachfolgende Schicht aufgetragen. Dazu wird die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel nun in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Consolidation step. After the consolidation step, the work surface is lowered by the respective process-typical amount, for example by 100 μιη and the applied subsequent layer. For this purpose, the applicator or double squeegee is now moved in the opposite direction.
[0052] Die Parkstation ermöglicht ein Parken der Auftrags Vorrichtung bzw. Rakel während des Konsolidierungsschritts, ohne weiter zur Seite fließenden Schlicker. Dazu wird die Rakel auf ein schwammartiges Material oder eine Dichtung gefahren, die es ermöglicht die Auftragsvorrichtung bzw. Rakel abzudichten. Verschiedene Ausführungen der The parking station allows the applicator device to be parked during the consolidation step without any slip flowing further to the side. For this purpose, the doctor blade is driven on a sponge-like material or a seal, which makes it possible to seal the applicator or doctor blade. Different versions of the
Doppelrakel bzw. der Auftragsvorrichtung sind möglich: Die Rakelwand am Rakelfuß b kann in unterschiedlicher Breite ausgeführt werden, sodass bei verschiedenen Viskositäten und verschiedenem hydrostatischem Druck eine vollständige Abdichtung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel in der Parkposition ermöglicht wird. Auftragsvorrichtungen bzw. Double squeegee or the applicator are possible: The squeegee wall on the squeegee b can be made in different widths, so that at different viscosities and different hydrostatic pressure complete sealing of the applicator or double squeegee in the parking position is possible. Application devices or
Doppelrakel mit Wänden, die einen beliebigen Winkel (z.B. parallel oder Trichterform) und Verbreiterungen haben, um bei gleicher Füllhöhe h die Menge an Schlicker in dem von der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel umschlossenen Arbeitsvolumen zu variieren und mit unterschiedlichen Verhältnissen von der Breite der Öffnung der Rakel a, zur Füllhöhe h, sind ebenso möglich von typisch 1 zu 1 bis 1 zu 100. Double squeegee with walls which have any angle (eg parallel or funnel shape) and widenings to vary the amount of slurry in the working volume enclosed by the applicator or double squeegee at the same level h and with different ratios of the width of the squeegee opening a, to the filling level h, are also possible from typically 1 to 1 to 1 to 100.
[0053] Gemäß einer modifizierten Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens, kann der Konsolidierungsschritt auch erst nach dem aufeinanderfolgenden Auftragen von zwei Schichten erfolgen. According to a modified embodiment of the proposed method, the consolidation step can also take place only after the successive application of two layers.
[0054] Die zweite Schicht wird also durch einen Wechsel der Bewegungsrichtung der Rakel in eine der ersten Richtung entgegengesetzt verlaufende zweite Richtung aufgetragen, nachdem die Arbeitsfläche um den verfahrenstypisch gewählten Wert abgesenkt wurde. Auf diese Weise kann beispielsweise eine 100 μιη starke Schicht aus zwei jeweils 50 μιη starken Teilschichten generiert werden. The second layer is thus applied by a change in the direction of movement of the doctor blade in a direction opposite to the second direction extending second direction, after the work surface has been lowered by the typical method selected value. In this way, for example, a 100 μιη thick layer of two 50 μιη thick partial layers are generated.
[0055] Während des ganzen Prozesses wird die Auftrags Vorrichtung in einer konstanten Höhe über der Auftragsfläche gehalten. Typischerweise wird die Aufbauplattform durch einen Motor um die Schichtdicke (beispielsweise um ΙΟΟμιη) abgesenkt, während die Throughout the process, the applicator device is maintained at a constant height above the application surface. Typically, the build platform is lowered by a motor by the layer thickness (for example, by ΙΟΟμιη), while the
Auftragsvorrichtung in der Höhe fixiert bleibt. Alternativ kann eine höhenverstellbare Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel und eine in der Höhe fixierte Aufbauplattform Application device remains fixed in height. Alternatively, a height-adjustable applicator or double squeegee and a fixed in height construction platform
(Auftragsfläche) miteinander kombiniert werden. (Order surface) can be combined.
[0056] Zusätzlich ist die saugfähige Auftragsfläche 6 von einer hydrophoben Fläche 8 umgeben. Diese verhindert einen Auftrag der Suspension neben der Auftragsfläche. [0057] Im Unterschied zu bekannten LSD- Verfahren erfolgt der Schlickertransport in der vorgeschlagenen Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel drucklos. Er ist ausschließlich getrieben von der saugfähigen Unterlage und der Gravitation. Der Schlicker wird dabei zu dem über der Auftragsfläche angeordneten Schlitz (d.h. den Unterkanten der In addition, the absorbent application surface 6 is surrounded by a hydrophobic surface 8. This prevents an order of the suspension next to the application surface. In contrast to known LSD method, the Schlickertransport takes place without pressure in the proposed applicator or double doctor blade. He is driven exclusively by the absorbent base and gravitation. The slurry is thereby to the arranged on the application surface slot (ie the lower edges of the
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel) transportiert. Dies führt zu einer drucklosen, konstanten Bereitstellung des Schlickers unter der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel für den gleichmäßigen Schichtauftrag. Die Scherbenbildung beginnt unterhalb der Applicator or double squeegee) transported. This leads to a non-pressurized, constant provision of the slurry under the applicator or double doctor blade for the uniform coating order. The shards begin below the
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel und nicht in einem sich vor der Rakel ausbildenden Schlickerberg. Die Interaktionszeit des Schlickers mit der saugfähigen Auftragsfläche wird durch die Rakel und nicht mehr durch den Schlickerberg vor der Rakel definiert. Die vorgeschlagene Auftrags Vorrichtung bzw. Doppelrakel kann in beide Richtungen rechtwinklig zur Vorderkante und Hinterkante der Doppelrakel Schlicker auftragen. Das Applicator or double squeegee and not in a form before the squeegee Schlickerberg. The interaction time of the slurry with the absorbent application surface is defined by the squeegee and not by the Schlickerberg in front of the squeegee. The proposed applicator device or double squeegee can apply slip in both directions at right angles to the leading edge and trailing edge of the double squeegee. The
Aufbringungsverfahren zeichnet sich durch eine saugfähige Unterlage aus, die umlaufend von einem nicht saugfähigen, hydrophoben Rand umgeben ist. Application method is characterized by an absorbent pad, which is circumferentially surrounded by a non-absorbent, hydrophobic edge.
[0058] Durch die bezeichneten Vorrichtungs- und Verfahrensmerkmale ist die Zeit der Interaktion (Wechselwirkungszeit) des Schlickers mit dem saugfähigen Untergrund besser als bisher definiert und somit auf einen bevorzugten Wert einstellbar. By the device and process features described, the time of interaction (interaction time) of the slurry with the absorbent surface is better defined than heretofore and thus adjustable to a preferred value.
[0059] Da die Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel nun in zwei Richtungen Schlicker aufbringen kann, entfällt ein ungenutzter Weg zum Ausgangspunkt, was vorteilhaft den beschleunigten Aufbau des Schichtstapels ermöglicht. Since the applicator or double squeegee can now apply slip in two directions, eliminating an unused path to the starting point, which advantageously allows the accelerated structure of the layer stack.
[0060] Durch den Wegfall der sonst für den Rückweg zum Ausgangspunkt des By eliminating the otherwise for the way back to the starting point of the
Schichtauftrages erforderlichen Zeit findet kein Antrocknen von Schlicker an der Rakel statt. Damit ist keine Säuberung der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel vor dem Auftrag einer Folgeschicht mehr notwendig. Shift job required time does not take place drying of slurry on the doctor blade. Thus, no cleaning of the applicator or double squeegee before the order of a follow-up layer is more necessary.
[0061] Vorteilhaft kann weiterhin ein Materialverlust während des Aufbaus eines Schichtstapels vermieden werden, da kein Berg Schlicker vor der Rakel hergeschoben wird, der am Ende der Auftragsfläche als überschüssiger Schlicker von der Aufbaufläche heruntergeschoben wird und so verlorengeht. Advantageously, furthermore, a loss of material during the construction of a layer stack can be avoided because no mountain slip is pushed in front of the doctor, which is pushed down at the end of the application surface as excess slip from the construction area and so lost.
[0062] Die Rakel muss nicht mehr einen nutzlosen Weg über die Aufbaufläche zurücklegen. Damit fällt das Risiko einer Verschmutzung der Aufbaufläche durch von der Doppel-Rakel herabfallende Tropfen weg. Weiterhin entfällt durch eine drucklose Schlickerförderung, aufgrund des bauartbedingten breiteren Schlitzes in der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel das Erfordernis einer Pumpe. The squeegee no longer has to travel a useless path over the construction area. This eliminates the risk of contamination of the construction area by drops falling from the double squeegee. Furthermore, omitted by a non-pressurized Schlickerförderung, due to the design-related wider slot in the applicator or double doctor blade the requirement of a pump.
[0063] Zu dem mit der beschriebenen Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel To that described with the application device or double squeegee
ausführbaren Verfahren des Aufbaus einer Schlickerschicht bzw. eines Scherben soll folgende Erläuterung dienen: executable method of building a slip layer or a piece of broken glass is to serve the following explanation:
[0064] Der Schlicker beginnt unter der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel nach Kontakt mit der saugfähigen Unterlage, oder einer vorherigen aufgetragenen trockenen Schicht, mit der Scherbenbildung. Die Scherbenbildung ist hierbei proportional der Wurzel der Zeit. Um einen Kontakt der Rakelkanten mit der Suspension und nicht dem Scherben sicher zu stellen (für die Definition der Schichthöhe) und eine Kollision der The slurry begins under the applicator or double blade after contact with the absorbent pad, or a previously applied dry layer, with the body formation. Shard formation is proportional to the root of time. In order to ensure contact of the squeegee edges with the suspension and not the shard (for the definition of the layer height) and a collision of the
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel mit dem gebildeten Scherben zu verhindern, wird die Geschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel auf die Scherbenbildungsrate des Schlickers abgestimmt. Die Scherbenbildungsrate hängt unter anderem von der To prevent applicator or double doctor blade with the formed cullet, the speed of the applicator or double doctor blade is tuned to the body formation rate of the slip. The shard rate depends, among others, on the
Korngrößenverteilung des Pulvers im Schlicker und dem Feststoffgehalt des Schlickers ab. Die Geschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel ist so gewählt, dass der Scherben noch nicht auf die gesamte Schichthöhe angewachsen ist, während sich die Grain size distribution of the powder in the slurry and the solids content of the slurry from. The speed of the applicator or double doctor blade is chosen so that the body has not yet grown to the entire layer height, while the
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel über dem betreffenden Abschnitt der Auftragsfläche befindet. Ist die Scherbenbildungsrate sehr groß, so wird die Auftragsvorrichtung bzw. Applicator or double squeegee is located above the relevant section of the application surface. If the body formation rate is very high, the application device or
Doppelrakel schneller bewegt, um eine Kollision mit dem Scherben zu vermeiden. Typische Bewegungsgeschwindigkeiten sind 10 mm/s - 200 mm/s. Die beschriebene Double squeegee moved faster to avoid collision with the broken piece. Typical movement speeds are 10 mm / s - 200 mm / s. The described
Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel wird dabei vorteilhaft mit Hilfe eines Linearmotors bewegt. Applicator or double doctor blade is advantageously moved by means of a linear motor.
[0065] Im Normalfall wird die Aufbauplattform durch einen Motor um die Schichtdicke, typischerweise um jeweils ΙΟΟμιη, abgesenkt, während die Auftragsvorrichtung bzw. Rakel in der Höhe fixiert bleibt. Bei sehr großen Aufbauten, die sehr schwer werden können, ist stattdessen eine höhenverstellbare Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel und eine in der Höhe fixierte Aufbauplattform (Auftragsfläche) vorteilhaft. Das Absenken der In the normal case, the build platform is lowered by a motor by the layer thickness, typically by ΙΟΟμιη, while the applicator or doctor blade remains fixed in height. In the case of very large superstructures, which can become very heavy, a height-adjustable applicator or double squeegee and a mounting platform (application surface) fixed in height are advantageous instead. Lowering the
Aufbauplattform kann, beispielsweise, mit einem Linearmotor oder mit einem Schrittmotor vorgenommen werden. Build-up platform can, for example, be made with a linear motor or with a stepper motor.
[0066] Die Saugfähigkeit der Auftragsfläche bzw. der zuvor aufgetragenen Schichten und die Fortschrittsgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel beeinflussen den kollisionsfreien Schichtauftrag. Unter einem kollisionsfreien Schichtauftrag wird dabei verstanden, dass keine Berührung der sich bewegenden Auftragsvorrichtung bzw. The absorbency of the application surface or the previously applied layers and the rate of advancement of the applicator or double doctor blade influence the collision-free layer application. Under a collision-free layer order is understood that no contact with the moving application device or
Doppelrakel mit frisch gebildetem Scherben erfolgt. Double squeegee with freshly formed shards takes place.
[0067] Eine hohe Scherbenbildungsrate bedeutet wenig Zeit, bis der Scherben sich über die gesamte Schichthöhe ausgebildet hat, daraus ergibt sich das Erfordernis einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel, beispielsweise zwischen 100 mm/s bis 200 mm/s. A high body formation rate means little time until the shards have formed over the entire layer height, this results in the requirement of a high speed of movement of the applicator or double doctor blade, for example, between 100 mm / s to 200 mm / s.
[0068] Eine geringe Scherbenbildungsrate bedeutet mehr Zeit bis der Scherben sich über die gesamte Schichthöhe gebildet hat und ermöglicht eine geringe A low shard formation rate means more time until the shards have formed over the entire layer height and allows a low
Fortschrittsgeschwindigkeit, beispielsweise im Bereich von 10 mm/s bis 50 mm/s. Soll eine große Schichtdicke, etwa von 150 bis 200 μιη erzielt werden, so wird mehr Zeit benötigt, bis sich der Scherben über die gesamte Schichthöhe ausgebildet hat. Auch das bedeutet eine niedrigere Bewegungsgeschwindigkeit der Auftragsvorrichtung bzw. Doppelrakel, beispielsweise im Bereich von 10 mm/s bis 50 mm/s.  Progress speed, for example in the range of 10 mm / s to 50 mm / s. If a large layer thickness, for example from 150 to 200 μm, is to be achieved, then more time is required until the body has formed over the entire layer height. This also means a lower speed of movement of the applicator or double doctor blade, for example in the range of 10 mm / s to 50 mm / s.
[0069] Die vorliegende Erfindung kann mit den folgenden Punkten knapp The present invention can be scarce with the following points
zusammengefasst werden: be summarized:
[0070] 1. Schichtauftrag einer Suspension keramischer und/oder metallischer Partikel auf eine saugfähige Unterlage mit definierter Wechselwirkungszeit von Suspension und Unterlage über die Breite eines Schlitzes. 1. coating a suspension of ceramic and / or metallic particles on an absorbent pad with a defined interaction time of suspension and pad across the width of a slot.
[0071] 2. Rakel mit zwei gleichhohen Kanten, die in einem konstanten Abstand zu einer saugfähigen Auftragsfläche über diese saugfähige Auftragsfläche gefahren wird. 2. Doctor with two equal edges, which is driven at a constant distance to an absorbent application surface on this absorbent application surface.
[0072] 3. Als Schlitz in einer Rakel ausgeführtes Schlickerreservoir. 3. Schlickerreservoir designed as a slot in a doctor blade.
[0073] 4. Verwendung der Rakel zur Herstellung von Pulverschichten hoher 4. Use of the doctor blade for producing powder layers higher
Packungsdichte. Packing density.
[0074] Eine alternative Beschreibung der beanspruchten Erfindung ist die folgende: An alternative description of the claimed invention is the following:
[0075] Auftragsvorrichtung (10) für die additive Fertigung umfassend ein An application device (10) for additive manufacturing comprising
Arbeitsvolumen zur Aufnahme eines Auftragsmaterials, wobei das Arbeitsvolumen zumindest seitlich von einer Wandung umschlossen ist und eine Bodenfläche mit einer in der Working volume for receiving a job material, the volume of work at least is enclosed laterally by a wall and a bottom surface with a in the
Bodenfläche angeordneten und im Wesentlichen rechteckigen Öffnung (30) aufweist. Having bottom surface arranged and substantially rectangular opening (30).
[0076] Die Aspekte der vorliegenden Erfindung sind mithin: The aspects of the present invention are thus:
1. Schlickerauftragseinheit umfassend eine Doppelrakel 10 und eine Auftragsfläche 6 für den Auftrag einer Folge von Schichten eines Schlickers 4 auf der Auftragsfläche 6, wobei die Doppelrakel 10 eine erste Rakelkante 2 und eine zweite Rakelkante 3 umfasst, welche einander gegenüberliegenden Längsseiten eines 1. slip application unit comprising a double doctor blade 10 and an application surface 6 for the application of a sequence of layers of a slurry 4 on the application surface 6, wherein the double doctor blade 10 comprises a first blade edge 2 and a second blade edge 3, which opposite longitudinal sides of a
Schlickeraustrittsschlitzes 30 entsprechen, wobei ein Abstand der ersten Rakelkante 2 zur zweiten Rakelkante 3 eine Breite eines Schlickeraustrittsschlitzes 30 definiert, und die Doppelrakel 10 so über der Auftragsfläche 6 anordenbar ist, dass ein erster Arbeitsspalt zwischen der ersten Rakelkante 2 und der Auftragsfläche 6 identisch ist mit einem zweiten Arbeitsspalt zwischen der zweiten Rakelkante 3 und der  Schlickeraustrittsschlitzes 30 correspond, wherein a distance of the first doctor blade edge 2 to the second blade edge 3 defines a width of Schlickeraustrittsschlitzes 30, and the double doctor blade 10 can be arranged above the application surface 6, that a first working gap between the first doctor edge 2 and the application surface 6 is identical to a second working gap between the second blade edge 3 and the
Auftragsfläche 6, sodass mit einer Bewegung der Doppelrakel 10 über die  Application area 6, so that with a movement of the double squeegee 10 over the
Auftragsfläche 6 hinweg in einer zum Schlickeraustrittsschlitz 30 rechtwinkligen Bewegungsrichtung 20 und unabhängig von einer Richtung der Bewegung aus einem durch den Schlickeraustrittsschlitz 30 bereitstellbaren Schlicker 4 eine  Application surface 6 away in a direction perpendicular to Schlickeraustrittsschlitz 30 movement direction 20 and regardless of a direction of movement of a slidable through the Schlickeraustrittsschlitz 30 Schlicker 4 a
Schlickerschicht konstanter Schichtdicke ausschließlich im zweiten Arbeitsspalt formbar ist, indem der am Schlickeraustrittsschlitz 30 bereitstellbare Schlicker 4 den zweiten Arbeitsspalt füllt, ohne dabei den ersten Arbeitsspalt zu benetzen, wobei der erste Arbeitsspalt derjenige ist, welcher entlang der Bewegungsrichtung 20 vorn liegt, und wobei der zweite Arbeitsspalt derjenige ist, der in Bewegungsrichtung 20 hinten liegt.  Slip layer of constant layer thickness can be formed exclusively in the second working gap by the slip 4 which can be provided at the slip exit slot 30 fills the second working gap without wetting the first working gap, the first working gap being the one which lies forward along the direction of movement 20, and the second working gap Working gap is the one that lies behind in the direction of movement 20.
2. Schlickerauftragseinheit nach Aspekt 1, weiter umfassend eine die Auftragsfläche (6) umgebende Randfläche 8. 2. slip application unit according to aspect 1, further comprising an edge surface 8 surrounding the application surface (6).
3. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die Randfläche 8 hydrophob ist. 3. slip application unit according to one of the preceding aspects, wherein the edge surface 8 is hydrophobic.
4. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die 4. slip application unit according to one of the preceding aspects, wherein the
Auftragsfläche 6 saugfähig für ein Suspensionsmittel des Schlickers 4 ist. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die Application surface 6 is absorbent for a suspending agent of the slurry 4. A slurry application unit according to any one of the preceding aspects, wherein the
Auftragsfläche 6 ausgewählt ist unter einer Arbeitsbühne oder unter einer oberen Pulverschicht eines auf der Arbeitsbühne angeordneten Schichtstapels. Application surface 6 is selected under a working platform or under an upper powder layer of a layer stack arranged on the working platform.
Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, weiter umfassend zumindest eine auf der Randfläche 8 angeordnete Parkstation 9 für die Doppelrakel 10, wobei die Parkstation 9 eine Dichtungsfläche und/oder eine Schwammfläche umfasst und wobei eine flächige Ausdehnung der Parkstation 9 auf der Randfläche 8 zumindest einer Größe des Schlickeraustrittschlitzes 30 der Doppelrakel 10 gleicht, sodass ein Austreten des Schlickers 4 aus dem Schlickeraustrittschlitz 30 der Slip application unit according to one of the preceding aspects, further comprising at least one arranged on the edge surface 8 parking station 9 for the double doctor blade 10, wherein the parking station 9 comprises a sealing surface and / or a sponge surface and wherein a planar extension of the parking station 9 on the edge surface 8 at least one size the Schlickeraustrittschlitzes 30 of the double doctor blade 10 is equal, so that leakage of the slurry 4 from the Schlickeraustrittschlitz 30 of
Doppelrakel 10 verhinderbar ist. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei eine sich in einer Richtung der Bewegung der Doppelrakel 10 über die Auftragsfläche 6 hinweg erstreckende Breite der Parkstation 9 zumindest gleich oder größer ist als eine Summe, gebildet aus der Breite a des Schlickeraustrittsschlitzes und einem zweifachen Wert der Rakelkantenbreite b. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei ein Scherben 7 formbar ist, ohne dass während der Bewegung der Doppelrakel 10 über die Double squeegee 10 is preventable. A slip application unit according to any one of the preceding aspects, wherein a width of the parking station 9 extending in a direction of movement of the double doctor blade 10 across the application surface 6 is at least equal to or greater than a sum formed by the width a of the slip exit slot and twice the doctor blade edge width b. A slurry application unit according to any one of the preceding aspects, wherein a sheet 7 is malleable without causing the double blade 10 to overflow during movement
Auftragsfläche 6 hinweg ein Schlickerberg 5 vor der Doppelrakel 10 ausgebildet wird. Schlickerauftragseinheit nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei die Breite a des Schlickeraustrittschlitzes 30 zwischen 0,2 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 20 mm, weiter bevorzugt zwischen 5 bis 15 mm beträgt. Verfahren zum Schichtauftrag für die schlickerbasierte additive Fertigung, umfassend: Application surface 6 away a slip mountain 5 is formed in front of the double doctor blade 10. A slip application unit according to any one of the preceding aspects, wherein the width a of the slip slit slit 30 is between 0.2 mm and 20 mm, preferably between 1 mm and 20 mm, more preferably between 5 and 15 mm. Method for layer application for slip-based additive manufacturing, comprising:
Bereitstellen einer Schlickerauftragseinheit nach einem der Aspekte Providing a slip application unit according to one of the aspects
1 bis 9;  1 to 9;
Anordnen der Doppelrakel 10 auf einer Parkstation 9; Arranging the double doctor blade 10 on a parking station 9;
Befüllen eines Arbeitsvolumens der Doppelrakel 10 mit einem Schlicker 4; Filling a working volume of the double doctor blade 10 with a slurry 4;
Bewegen der mit Schlicker 4 befüllten Doppelrakel 10 entlang einer Moving the filled with Schlicker 4 double doctor blade 10 along a
Bewegungsrichtung 20 über die Auftragsfläche 6 mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Längsrichtung der Auftragsfläche 6 unter Einhalten eines konstanten Arbeitsabstands zwischen einer vorderen Querschnittsebene der Schlickeraustrittsöffnung 30 und der Auftragsfläche 6; Movement direction 20 over the application surface 6 with a constant Speed in a longitudinal direction of the application surface 6 while maintaining a constant working distance between a front cross-sectional plane of the slurry outlet opening 30 and the application surface 6;
Anordnen der Schlickerauftragseinheit auf einer zweiten Parkstation 9, wobei die zweite Parkstation 9 an einer der ersten Parkstation 9 gegenüberliegenden Seite der Auftragsfläche 6 auf einer die Auftragsfläche 6 umgebenden Arranging the slip application unit on a second parking station 9, wherein the second parking station 9 at one of the first parking station 9 opposite side of the application surface 6 on a the order surface 6 surrounding
Randfläche 8 angeordnet ist, sodass während des Bewegens der mit Schlicker 4 befüllten Doppelrakel 10 eine Scherben 7 einer konstanten Schichthöhe auf der Auftragsfläche 6 ausgebildet wird.  Edge surface 8 is arranged so that a broken pieces 7 of a constant layer height is formed on the application surface 6 during the movement of the double blade 10 filled with slurry 4.
11. Verfahren nach Aspekt 10, wobei eine Viskosität des Schlickers in einem Bereich von 0,1 Pa s - 5 Pa s liegt. 11. A method according to aspect 10, wherein a viscosity of the slurry is in a range of 0.1 Pa s - 5 Pa s.
12. Verfahren nach einem der Aspekte 10 oder 11, wobei ein Feststoffgehalt des 12. The method according to any one of aspects 10 or 11, wherein a solids content of
Schlickers 4 zwischen 40 bis 80 Volumen- % beträgt.  Schlickers 4 is between 40 and 80% by volume.
13. Verfahren nach einem der Aspekte 10 bis 12, wobei das Bewegen der mit Schlicker 4 befüllten Doppelrakel 10 über die Auftragsfläche 8 mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/s bis 200 mm/s, bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 100 mm/s, insbesondere von 50 bis 100 mm/s erfolgt. 13. The method according to any one of aspects 10 to 12, wherein the moving of the double blade 10 filled with slurry 4 over the application surface 8 at a speed of 10 mm / s to 200 mm / s, preferably at a speed of 10 to 100 mm / s , in particular from 50 to 100 mm / s.
14. Verfahren nach einem der Aspekte 10 bis 13, wobei der Arbeitsabstand einem 14. The method according to any one of aspects 10 to 13, wherein the working distance a
gemeinsamen Abstand zwischen der Auftragsfläche 6 zu einer ersten Rakelkante 2 der Doppelrakel 10 und zu einer zweiten Rakelkante 3 der Doppelrakel 10 entspricht und im Bereich von 20 bis 300 μιη, bevorzugt im Bereich von 50 μιη bis 100 μιη liegt.  common distance between the application surface 6 to a first doctor blade edge 2 of the double doctor blade 10 and a second blade edge 3 of the double doctor blade 10 and in the range of 20 to 300 μιη, preferably in the range of 50 μιη to 100 μιη.
15. Verfahren nach einem der Aspekte 10 bis 14, wobei beim Bewegen der Doppelrakel 10 über die Auftragsfläche 6 der Scherben 7 jeweils zumindest teilweise unter derjenigen Kante 3, 2 der Doppelrakel 10 ausgebildet wird, die in einer Richtung der Bewegung der Doppelrakel 10 hinter der in Bewegungsrichtung 20 vorn liegenden Kante 2, 3 der Doppelrakel 10 liegt, während die in Bewegungsrichtung 20 vorn liegende Kante 2, 3 bevorzug nicht vom Schlicker 4 benetzt wird. 15. The method according to any one of aspects 10 to 14, wherein when moving the double doctor blade 10 over the application surface 6 of the sherds 7 is at least partially formed under that edge 3, 2 of the double doctor blade 10 in a direction of movement of the double doctor blade 10 behind the lying in the direction of movement 20 forward edge 2, 3 of the double doctor blade 10, while the forward in the direction of movement 20 edge 2, 3 Favor is not wetted by the slip 4.
[0077] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren. While specific embodiments have been illustrated and described herein, it is within the scope of the present invention to use those shown Modify embodiments appropriately without departing from the scope of the present invention. The following claims are a first, non-binding attempt to broadly define the invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Hohlrakel 1 hollow blade
10 Auftragsvorrichtung, Doppelrakel 10 application device, double squeegee
2 erste Kante, Vorderkante, in Bewegungsrichtung vorn liegende Kante 20 Bewegungsrichtung 2 first edge, leading edge, forward edge 20 in the direction of movement
3 zweite Kante, Hinterkante, in Bewegungsrichtung hinten liegende Kante 3 second edge, trailing edge, edge lying in the direction of movement
30 im Wesentlichen rechteckige Öffnung, 30 substantially rectangular opening,
Schlickeraustrittsöffnung, Schlickeraustrittsschlitz  Slip exit opening, slip exit slot
4 Auftragsmaterial, Suspension, Schlicker 4 application material, suspension, slip
5 Schlickerberg 5 Schlickerberg
6 Auftragsfläche, ggf. saugfähig 6 application area, if necessary absorbent
7 Scherben 7 shards
8 Randfläche, ggf. hydrophob 8 edge surface, possibly hydrophobic
9 Parkfläche 9 parking area

Claims

Ansprüche claims
1. Auftragsvorrichtung (10) für die additive Fertigung, eingerichtet für mindestens eine vorbestimmte geradlinige Bewegungsrichtung (20) während eines Auftragens eines Auftragsmaterials (4), umfassend: ein Arbeitsvolumen zur Aufnahme des Auftragsmaterials (4), wobei das Arbeitsvolumen zumindest seitlich von einer Wandung umschlossen ist, und eine Bodenfläche mit einer in der Bodenfläche angeordneten und im Wesentlichen rechteckigen Öffnung (30) aufweist, wobei sich die langen Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung (30) in einer orthogonalen Richtung zur geradlinigen Bewegungsrichtung (20) erstrecken und die langen Seiten definierende Kanten identische Abstände zu einer Ebene aufweisen, die durch die Bewegungsrichtung (20) definiert wird. An applicator (10) for additive manufacturing, arranged for at least one predetermined rectilinear movement direction (20) during application of an application material (4), comprising: a working volume for receiving the application material (4), wherein the working volume at least laterally from a wall is enclosed, and has a bottom surface with a substantially rectangular opening (30) disposed in the bottom surface, the long sides of the substantially rectangular opening (30) extending in an orthogonal direction to the rectilinear moving direction (20) and the long sides defining edges have identical distances to a plane defined by the direction of movement (20).
2. Auftragsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen langen Seiten der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung (30) 1 mm bis 100 mm, bevorzugt 1 mm bis 20 mm beträgt. The application device (10) according to claim 1, wherein a distance between long sides of the substantially rectangular opening (30) is 1 mm to 100 mm, preferably 1 mm to 20 mm.
3. Auftragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die im 3. application device (10) according to any one of claims 1 or 2, wherein the im
Wesentlichen rechteckige Öffnung (30) die gesamte Bodenfläche des  Essentially rectangular opening (30) the entire floor surface of the
Arbeitsvolumens aufweist.  Working volume has.
4. Auftragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Höhe der Wandung, gemessen von der Bodenfläche aus, zumindest 50 mm beträgt. 4. application device (10) according to one of claims 1 to 3, wherein a height of the wall, measured from the bottom surface, is at least 50 mm.
5. Auftragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine lange Seite der in der Bodenfläche angeordneten rechteckigen Öffnung (30) zumindest 10 mm, typischerweise zumindest 200 mm beträgt. 5. An applicator device (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein a long side of the arranged in the bottom surface rectangular opening (30) is at least 10 mm, typically at least 200 mm.
Schlickerauftragseinheit umfassend eine Auftrags Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine Auftragsfläche (6), wobei die Auftragsvorrichtung (10) über der Auftragsfläche (6) angeordnet ist, sodass ein Abstand zwischen der A slip application unit comprising an application device (10) according to any one of claims 1 to 5 and an application surface (6), wherein the application device (10) is arranged above the application surface (6), so that a distance between the
Bodenfläche und der Auftragsfläche  Floor area and the application area
(6) bei einer linearen Bewegung der (6) in a linear motion of
Auftragsvorrichtung in einer zur langen Seite der im Wesentlichen rechteckigen Öffnung (30) orthogonalen Bewegungsrichtung (20) auf einen konstanten Wert einstellbar ist.  Application device in a direction of the long side of the substantially rectangular opening (30) orthogonal movement direction (20) is adjustable to a constant value.
7. Schlickerauftragseinheit nach Anspruch 6, wobei der konstante Wert des Abstandes zwischen 20 μιη und 1000 μιη beträgt. 7. slip application unit according to claim 6, wherein the constant value of the distance between 20 μιη and 1000 μιη.
8. Schlickerauftragseinheit nach Anspruch 6 oder 7, weiter umfassend einen Linearmotor zur Bewegung der Auftragsvorrichtung über der Auftragsfläche (6). 8. slip application unit according to claim 6 or 7, further comprising a linear motor for moving the applicator device over the application surface (6).
9. Schlickerauftragseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Auftragsfläche (6) eine die Auftragsfläche (6) umgebende Randfläche (8) umfasst. 9. slip application unit according to one of claims 6 to 8, wherein the application surface (6) comprises an application surface (6) surrounding edge surface (8).
10. Schlickerauftragseinheit nach Anspruch 9, wobei die Randfläche (8) hydrophob ist. 10. slip application unit according to claim 9, wherein the edge surface (8) is hydrophobic.
11. Schlickerauftragseinheit nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Randfläche (8) zumindest eine Parkstation (9) für die Auftragsvorrichtung (10) umfasst, und die Parkstation (9) eingerichtet ist, die im Wesentlichen rechteckige Öffnung (30) in der Bodenfläche der Auftragsvorrichtung (10) so zu verschließen, dass kein 11. slip application unit according to one of claims 9 or 10, wherein the edge surface (8) at least one parking station (9) for the application device (10), and the parking station (9) is arranged, the substantially rectangular opening (30) in the Bottom surface of the applicator device (10) to close so that no
Auftragsmaterial aus dem Arbeitsvolumen durch die im Wesentlichen rechteckige Öffnung (30) austreten kann. Application material from the working volume through the substantially rectangular opening (30) can escape.
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