WO2020030564A1 - System zum herstellen eines dreidimensionalen objekts - Google Patents

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WO2020030564A1
WO2020030564A1 PCT/EP2019/070960 EP2019070960W WO2020030564A1 WO 2020030564 A1 WO2020030564 A1 WO 2020030564A1 EP 2019070960 W EP2019070960 W EP 2019070960W WO 2020030564 A1 WO2020030564 A1 WO 2020030564A1
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WO
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container
carrier
carrier element
coupling
designed
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PCT/EP2019/070960
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English (en)
French (fr)
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Andreas SCHULTHEISS
Andreas Geitner
Original Assignee
Rapid Shape Gmbh
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a system for producing a three-dimensional object by solidifying, in particular in layers or continuously, a material which can be solidified under the action of radiation.
  • Systems of the type described at the outset are known, in particular, in the form of so-called 3D printers, with which three-dimensional objects can be produced by solidifying a layer of polymerizable resin solution, for example by means of electromagnetic radiation, in particular in the ultraviolet spectral range.
  • a carrier device which has a holding surface for the three-dimensional object formed from the solidifiable material.
  • the carrier device is usually an integral part of the system, so that the three-dimensional object, when it is finished, must be removed from the carrier device. This is often quite cumbersome and requires special tools and skills. Furthermore, a remnant of the solidifiable material, which has not yet hardened, always remains on the carrier device. Removing this from the carrier device is extremely complex.
  • the solidifiable material is often classified as hazardous waste, so that cleaning utensils that come into contact with the solidifiable material also have to be disposed of as hazardous waste.
  • a system for producing a three-dimensional object of the type described in the introduction in that the system comprises at least one carrier element for holding the three-dimensional object formed from the solidifiable material, in that the carrier element is designed for releasable coupling to a carrier - Direction of the system in a coupling position that the carrier element defines a holding surface on which the three-dimensional object is held, and that the holding surface is made of a plastic.
  • a system of the type described at the outset which has been further developed in the manner described has the particular advantage that the three-dimensional object produced can be removed together with the carrier element from the carrier device of the system, in particular in a simple manner.
  • This has the further advantage, in particular, if the carrier element is designed accordingly, so that the carrier device cannot come into contact with the solidifiable material even when the three-dimensional object is being produced. In this way, contamination or contamination of the carrier device can be avoided in particular. This eliminates the need for time-consuming cleaning of the carrier device. If the carrier element with the hardened three-dimensional object held on the holding surface thereof is removed from the system, the carrier element with the object can be handled much more easily and can be brought into an optimal orientation for detaching the object from the holding surface.
  • the carrier element can, for example, be designed as a disposable carrier element or only a limited number of printing processes can be used. Solidifiable material still adhering to the carrier element can be cured completely, for example, by additional exposure, so that the carrier element can be disposed of easily and inexpensively and in particular in an environmentally friendly manner after one or a few printing processes.
  • the handling of the system is significantly simplified compared to known systems for the production of three-dimensional objects. It is expedient if the holding surface, in particular in the coupling position, is flat or essentially flat or if the holding surface is structured, in particular comprising a plurality of stabilizing grooves.
  • the structure of the holding surface can in principle be of any type.
  • cup-shaped or pyramid-shaped, regularly arranged depressions can also be formed, which give the carrier element inherent stability, as a result of which it can in particular be designed to be self-supporting or essentially self-supporting.
  • the system comprises a carrier device cover for the carrier device and if the carrier device cover comprises the carrier element.
  • a carrier device cover has the particular advantage that the carrier device can be protected much better against contamination with the solidifiable material than with a carrier element, which is, for example, plate-shaped or layered.
  • a carrier device cover can in particular surround the carrier device, for example a holding plate thereof, laterally and in particular all around, so that the carrier device, that is to say in particular its holding plate, can at least partially immerse in the solidifiable material which is accommodated in a container of the system without that the carrier device itself is contaminated with the solidifiable material.
  • the carrier element forms an integral part of the carrier device cover in the proposed manner.
  • the carrier element can in particular be non-positively and / or positively and / or cohesively connected to the carrier device cover.
  • the carrier device cover defines a carrier device holder into which the carrier device or a part thereof can be inserted at least partially, in particular completely, positively or essentially positively.
  • the carrier device receptacle can form part of a trough-shaped carrier device cover.
  • the support element can thus in particular define a base of such a trough, the holding surface then in particular one of the supports. Defined device receptacle facing side surface of the carrier device cover.
  • the carrier device can be protected from contamination with solidifiable material in a simple manner if the carrier device cover is designed in the form of a cover or a thermoformed blister which encompasses or defines the carrier device holder.
  • the carrier device cover can thus be pulled over the carrier device in a simple manner or put onto it.
  • the system can be designed particularly simply and inexpensively if the carrier device cover is formed from a plastic.
  • the carrier element is preferably formed from a plastic.
  • the holding surface itself can in particular also be formed from a plastic.
  • the manufacture of the system is significantly simplified in particular if the carrier element is formed in one piece.
  • the handling of the system can also be simplified in particular since the carrier element can be handled in one piece.
  • the handling of the system can be further improved if the carrier device cover is made in one piece.
  • such a carrier device cover can also be produced in a simple manner.
  • the system can be implemented in a particularly environmentally friendly manner if the support element is designed in the form of a film or from a film.
  • the carrier element can be formed from a plastic film.
  • the carrier element prefferably be made of a metal foil, for example from an aluminum foil, and to provide it with a plastic coating on at least one side.
  • the carrier element is designed to be elastic and / or flexible. Furthermore, this configuration also has the particular advantage that the carrier element can be optimally adapted to the carrier device. In particular, it is possible to stretch the carrier element over the carrier device, if it is made of an elastic and / or flexible carrier element material, so that no further aids are required to hold the carrier element on the carrier device.
  • the carrier element has a thickness in a range from approximately 0.1 mm to approximately 0.8 mm. In particular, it can have a thickness in a range from approximately 0.15 mm to approximately 0.5 mm.
  • Carrier elements with thicknesses in the specified ranges are ideal for holding the hardened three-dimensional objects. Furthermore, depending on the material from which they are formed, they are sufficiently stable not to be damaged when coupled to the carrier device of the system, so that the carrier device cannot be contaminated with the solidifiable material. Furthermore, such thin carrier elements are environmentally friendly, since they require only a small amount of material for production.
  • the carrier element is designed to be self-supporting. This can be achieved, for example, by an appropriate thickness of the carrier element or by a suitable structuring in connection with a suitable carrier element material.
  • the carrier device cover has a circumferential, radially projecting retaining flange or a circumferential, radially projecting retaining edge, which retaining flange or which Retaining edge in the coupling position extend transversely, in particular perpendicularly, to the direction of gravity.
  • a carrier device cover forms with the retaining flange or the retaining edge, so to speak, a stop for the solidifiable material when the carrier device, which is protected with the carrier device cover, is immersed against contamination by the solidifiable material. In particular, this can prevent the solid material from flowing around and contaminating the carrier device laterally.
  • the system comprises a container for holding the fixable material, in which container the solidifiable material is solidified in layers or continuously by the action of radiation for producing the three-dimensional object, the container having a container base and one from the container base protruding, circumferential container wall, the container bottom and the container wall delimiting a material receiving space for receiving the solidifiable material.
  • the solidifiable material required for producing the three-dimensional object can be provided, into which the carrier element can at least partially immerse, so that a layer of the solidifiable material can be wholly or partially solidified by exposure to radiation of a suitable type in order to Form the layer of the three-dimensional object.
  • the container bottom is advantageously made of a different material than the container wall.
  • the container base can be formed, for example, from a container base material which adheres poorly to the solidified solidifiable material or can simply be removed from it.
  • the container wall can be formed from a container wall material which has the necessary stability to hold the solidifiable material securely in the container.
  • the container bottom can be formed from a material which is optimally transparent to the radiation used to solidify the solidifiable material. So the optimal materials can be used for the container wall and the container bottom. Then compromises are not necessary.
  • the container base is designed to be radiation-permeable for the radiation used to solidify the fixable material.
  • it can be transparent to electromagnetic radiation in a wavelength range from approximately 200 nm to approximately 1000 nm.
  • Such a container base makes it possible, in particular, to expose the solidifiable material through the container base to form the three-dimensional object.
  • the carrier element is advantageously arranged or formed opposite the container bottom or essentially opposite. This makes it possible, in particular, to move the carrier element via the carrier device coupled to it in the direction of the container bottom, and hence into and out of the solidifiable material.
  • the holding surface is arranged or designed in the direction or essentially in the direction of the container bottom.
  • the carrier element and the container bottom are arranged or designed to be movable relative to one another.
  • the carrier element can be moved by means of the carrier device or the container base or both the carrier element and the container base in order to implement the desired relative movement between the carrier element and the container base.
  • the container wall has a container wall height in relation to the container bottom, if the retaining flange or the retaining edge have a retaining distance from the holding surface and if the retaining distance corresponds at least approximately to the container wall height.
  • Such a configuration makes it possible, in particular, to ensure that even if the carrier device with the carrier element coupled to it is moved into the container for the solidifiable material up to the container bottom, the solidifiable material does not move laterally over the retaining edge or flow through the retention flange and can contaminate the carrier device in an undesirable manner.
  • the carrier element comprises at least one first carrier element coupling element which, in the coupling position, engages non-positively and / or positively with at least one second carrier element coupling element of a carrier device.
  • a carrier element can in particular be coupled to the carrier device in a simple and safe manner and, in order to remove the three-dimensional object from the system after it has been produced, can be uncoupled from the carrier device.
  • the system can be designed simply and inexpensively if the at least one first carrier element coupling element is designed in the form of a coupling projection or in the form of a coupling recess and if the at least one second carrier element coupling element corresponds to the at least one first carrier element coupling element in the form of a coupling recess or is designed in the form of a coupling projection.
  • the coupling projection and the corresponding coupling recess can, in particular, engage with one another in a non-positive and / or positive manner in the coupling position.
  • the system preferably comprises a carrier device for holding the at least one carrier element in the coupling position.
  • the carrier device can be made of a material and in a manner be designed to provide the required stability for a non-self-supporting carrier element, so that the carrier element can define a defined holding surface for the three-dimensional object to be produced.
  • the holding surface does not necessarily have to be flat. In particular, it can be structured microscopically or macroscopically.
  • Handling of the system can in particular be further improved in that the at least one carrier element and the carrier device are coupled to one another in the coupling position in a clamping and / or latching and / or adhesive manner.
  • the carrier element can thus be easily coupled or connected to the carrier device and, if appropriate, also detached or removed from the carrier device.
  • the system advantageously comprises a carrier element coupling device for the non-positive and / or form-fitting and / or materially coupling the at least one carrier element and the carrier device in the coupling position.
  • a carrier element coupling device for the non-positive and / or form-fitting and / or materially coupling the at least one carrier element and the carrier device in the coupling position.
  • the support element coupling device comprises the at least one first support element coupling element and the at least one second support element coupling element, if the at least one first support element coupling element and the at least one second support element coupling element are arranged and configured to be force and / or shape and / or cohesive coupling of the carrier element and the carrier device in the coupling position. In this way, the system can be made particularly compact and can be handled in a simple manner.
  • the carrier element coupling device comprises a clamping device for clamping the carrier element to the carrier.
  • Device in a carrier element level For example, the plane of the carrier element can run transversely, in particular perpendicularly, to the direction of gravity.
  • the carrier element level can be defined by the holding surface.
  • the clamping device can in particular also be designed such that the carrier element, in particular if it is designed to be elastic and / or flexible, can be tensioned in a defined manner by the clamping device, for example via the carrier device in such a way that the holding surface is flat or curved is trained.
  • the carrier device is preferably designed to be movable for moving the carrier element in a direction parallel or essentially parallel to the direction of gravity and counter to the direction of gravity.
  • the carrier element coupled to the carrier device can be immersed in the solidifiable material and also moved out of it again, as already described above, in order to enable the three-dimensional object to be produced in a known manner.
  • the system comprises a drive device which interacts with the carrier device for moving the carrier element in the coupling position.
  • the system for controlling the drive device can comprise a corresponding control device, so that the carrier device and thus the coupled carrier element can be moved in a defined manner with the drive device controlled by the control device, in particular step by step or continuously, around the three-dimensional one Train object.
  • the drive device is designed to move the carrier element in the coupling position parallel or substantially parallel to the direction of gravity in the direction of the container bottom and away from the container bottom.
  • the carrier element can be moved as described in order to form the three-dimensional object in a known manner.
  • the system comprises an exposure device for exposing, in particular in layers or continuously, the solidifiable material by exposure to radiation, in particular electromagnetic radiation.
  • a compact system can be designed, for example, in the form of an independently operable 3D printer.
  • the exposure device comprises a radiation source.
  • a radiation source for example, it can be an LED light source or a laser.
  • the carrier element is designed in the form of a disposable carrier element.
  • a disposable carrier element can be used once or a few times to form three-dimensional objects. If it is no longer to be used, non-solidifiable material that adheres to the disposable support element can be hardened by appropriate radiation so that it can be disposed of easily and in an environmentally friendly manner.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Figure 2 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Containers for holding solidifiable material
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a container
  • FIG. 4 is a schematic representation of a section of a bottom of another embodiment of a container
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a container which is held by a holding device of the system;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a container
  • FIG. 7 a schematic representation of a further exemplary embodiment of a container
  • FIG. 8 a schematic representation of a further exemplary embodiment of a container
  • Figure 9 is a schematic representation of a partial view of another
  • Figure 10 is a schematic representation of a partial view of another
  • Figure 11 is a schematic representation of a partial view of another
  • Embodiment of a container with a connecting device Embodiment of a container with a connecting device
  • Figure 12 is a schematic representation of a partial view of another
  • Embodiment of a container with a connecting device Embodiment of a container with a connecting device
  • Figure 13 is a schematic representation of a partial view of another
  • FIG. 14 a schematic illustration of a partial view of a further exemplary embodiment of a container with a connecting device
  • Figure 15 a schematic representation of a partial view of another
  • Embodiment of a container with a connecting device Embodiment of a container with a connecting device
  • Figure 16 is a schematic representation of a partial view of another
  • Embodiment of a container with a connecting device Embodiment of a container with a connecting device
  • Figure 17 is a schematic representation of a sectional view of another
  • Embodiment of a container with a clamping device Embodiment of a container with a clamping device
  • Figure 18 is a schematic representation of a sectional view of another
  • FIG. 19 shows a schematic illustration of a sectional view of part of a further exemplary embodiment of a system in the region of the carrier device;
  • FIG. 20 a schematic representation of a partial view of an exemplary embodiment of a structured carrier element
  • FIG. 21 shows a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a carrier device of a further exemplary embodiment of a system with a carrier device cover;
  • FIG. 22 shows a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a carrier device of a further exemplary embodiment of a system with a carrier device cover
  • FIG. 23 shows a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a carrier device of a further exemplary embodiment of a system with a carrier device cover
  • FIG. 24 a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a carrier device of a further exemplary embodiment of a system with a carrier device cover;
  • Figure 25 a schematic representation of a partial view of another
  • Embodiment of a system with a partial view of a carrier device and a container Embodiment of a system with a partial view of a carrier device and a container
  • FIG. 26 shows a schematic illustration of part of a further exemplary embodiment of a carrier device with a coupled carrier element
  • FIG. 27 shows a schematic illustration of part of a further exemplary embodiment of a carrier device with a coupled carrier element
  • Figure 28 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 29 shows a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a system with a container comprising a closed container shell;
  • FIG. 30 shows a schematic representation of part of a further exemplary embodiment of a system with a container comprising a closed container shell
  • FIG. 31 a schematic representation of a partial sectional view of a further exemplary embodiment of a container with a container shell with an interface device
  • Figure 32 a schematic representation of a further embodiment of a material container with predetermined breaking point.
  • FIG. 1 A first exemplary embodiment of a system for producing a three-dimensional object in the form of a 3D printer 11 is shown schematically in FIG. 1 and is designated overall by reference number 10.
  • a container 12 in the form of a flat trough 14 for receiving the solidifiable material 16.
  • This is, for example, a liquid plastic, in particular a polymerizable resin, which can be solidified by exposure to radiation 30.
  • the system 10 further comprises a holding device 18 for holding the container 12 such that a container base 20 extends transversely, in particular perpendicularly, to the direction of gravity symbolized by the arrow 22.
  • the container base 20 is usually formed from a glass plate which rests on supports 24 of the holding device 18.
  • the system 10 further comprises an exposure device 26 for exposing the solidifiable material 16.
  • the exposure device 26 comprises a radiation source 28 for generating radiation 30.
  • the exposure device 26 is in particular arranged such that the generated radiation 30 can act on the solidifiable material 16 with the generated radiation 30 through the container bottom 20.
  • the system 10 further comprises a carrier device 34, which may include a holding plate 36, for example.
  • the carrier device 34 is arranged in such a way that the holding plate 36 is arranged above the container 12 counter to the direction of gravity, and an underside 38 of the holding plate 36 defines a holding surface 40, which points in the direction of the container 12 and is parallel or substantially parallel to the Container bottom 20 is aligned.
  • the carrier device 34 is arranged and designed to cooperate with a drive device 42, in particular in order to shift the holding plate 36 parallel or essentially parallel to the direction of gravity and opposite to the direction of gravity.
  • the drive device 42 and the exposure device 26 are connected to a control device 44 for control purposes.
  • the control device 44 is in turn connected to a computer 46 for control purposes.
  • Data which define the three-dimensional object 32 to be produced are transmitted in a suitable manner from the computer 46 to the control device 44, so that the control device 44 can control the exposure device 26 accordingly in order to expose a layer of the solidifiable material 16 directly adjacent to the container bottom 20 and thereby solidify.
  • the first layer which is solidified, adheres directly to the holding surface 40 of the holding plate 36.
  • the three-dimensional object 32 is formed in layers or continuously by hardening the solidifiable material 16, the drive device 42 moving the carrier device 34 step by step or continuously against the direction of gravity away from the container 12, so that the three-dimensional object 32 moves out of the Container 12 is formed out, as shown schematically in Figure 1.
  • the container 12 comprises a container base 20 and a circumferential container wall 48 protruding from the container base 20.
  • the container base 20 and the container wall 48 delimit a material receiving space 50 for receiving the solidifiable material 16.
  • the container base 20 is formed from a different material than the container wall 48.
  • the container base 20 is designed to be elastic and / or flexible and is connected to the container wall 48 without tension or tension.
  • untensioned or without tension means that the container base 20 would deform in an undefined manner when the solidifiable material was poured into the material receiving space 50.
  • the container bottom 20 is comparable in its properties to an eardrum which, before being attached and tightened to a drum housing, is more or less arbitrary is deformable and is only stretched in a defined way by the tensioning device provided on the drum.
  • the container base 20 is designed to be radiation-transparent for the radiation 30 used to solidify the material which can be solidified.
  • the container base 20 is transparent to electromagnetic radiation 30 in a wavelength range from approximately 200 nm to approximately 1000 nm.
  • the container base 20 is formed in the form of a film 52 or from a film 52.
  • the container base 20 has a thickness 54 in a range from approximately 0.05 mm to approximately 3 mm.
  • the container base 20 can have a thickness 54 in a range from approximately 0.07 mm to approximately 0.3 mm.
  • the container base 20 is formed from a plastic.
  • the plastic can in particular be or contain polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy polymer (PFA), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and / or tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA perfluoroalkoxy polymer
  • ETFE ethylene tetrafluoroethylene copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer
  • the container base 20 is designed in the form of a separating element 56.
  • the container bottom 20 can take over the function of a separating element 56, which does not adhere or only adheres poorly to the three-dimensional object 32, namely to the last solidified layer thereof, the container bottom 20 is in one embodiment of a container 12 with a delimiting the material receiving space 50 Non-stick layer 58 provided.
  • the container base 20 is formed from a container base material that does not adhere to the solidified material 16 or only slightly. In particular, this can be the same material as that from which the non-stick layer 58 is formed.
  • the container wall 48 is designed to be self-supporting, specifically in the form of a self-contained, annular container wall frame 60.
  • a self-contained, annular container wall frame 60 Such an exemplary embodiment is shown schematically in FIG. 3 in section.
  • the container wall 48 is formed from a film 62.
  • the film 62 is designed to be elastic and / or flexible.
  • a thickness 64 of the container wall 48 is in the described exemplary embodiments of containers 12 in a range from approximately 0.05 mm to approximately 1.5 mm.
  • the thickness 64 is in a range from about 0.1 mm to about 0.6 mm.
  • the container wall 48 is formed from a plastic, for example a thermoformable or extrudable plastic.
  • the container wall 48 and the container base 20 are connected to one another.
  • the connection is preferably realized in a force-fitting and / or material and / or form-fitting manner.
  • connection layer 66 In one embodiment of a container 12, a material connection is realized by means of a connection layer 66.
  • the connection layer 66 can in particular be formed from a plastic and / or comprise one or more adhesives.
  • the connection layer 66 is in the form of a double-sided adhesive tape 68.
  • the container wall 48 is sleeve-shaped and defines an inner cross-sectional area 70.
  • the container base 20 has two or more flange sections 72 spatially separated from one another. These point in particular in opposite directions. The flange sections 72 project laterally beyond the container wall 48.
  • the container wall 48 has a free end 74 facing the container base 20, on which two or more container wall flange sections 76 are arranged or formed which are spatially separated from one another and which point in particular in opposite directions.
  • the container wall flange sections 76 extend away from the material receiving space 50, namely in parallel and essentially parallel to the container base 20.
  • the container wall 48 is sleeve-shaped and defines an inner cross-sectional area 70.
  • the container bottom 48 projects laterally on all sides over the sleeve-shaped container wall 48.
  • a free end 74 of the container wall 48 facing the container base 20 is designed in the form of a peripheral container wall flange 78 which extends parallel or essentially parallel to the container base 20 from the material receiving space 50.
  • connection layer 66 is arranged or formed between the two or more flange sections 72 and the two or more container wall flange sections 76.
  • the connecting layer 66 is arranged or formed between the container base 20 and the container wall flange 78.
  • Another exemplary embodiment of a system 10 comprises a connecting device 80 for the non-positive and / or positive connection of the container bottom 20 and the container wall 48 in a connecting position.
  • the connecting device 80 comprises one or more first connecting elements 82 and one or more second connecting elements 84.
  • the first and second connecting elements 82 and 84 are arranged interactively for the non-positive and / or positive connection of the container bottom 20 and the container wall 48 in the connecting position between them.
  • connection layer 66 is arranged in the connection position between the first and second connection elements 82 and 84.
  • connection layer 66 of the container 12 is arranged in the connection position between the first and second connection elements 82 and 84.
  • the connecting elements 82 and 84 are arranged further away from the container wall 48 than the connecting layer 66.
  • connection layer 66 of the container 12 is arranged between the connection elements 82 and 84, the connection layer 66 is arranged further away from the container wall 48 than the connection elements 82 and 84.
  • the first connecting elements 82 engage directly on the container base 20 and the second connecting elements 84 directly on the container wall flange 78.
  • the first connecting elements 82 directly or indirectly engage one or more
  • the connecting device 80 is designed in the form of a clamping device 86.
  • the first connecting elements 82 form first clamping elements 88
  • the second connecting elements 84 second clamping elements 90.
  • the connecting device 80 is designed in the form of a clamping device 92 for flat or curved clamping of the container base 20. If the container base 20 is clamped flat, it defines a container base plane 94. In one exemplary embodiment of a system 10, this extends vertically to the direction of gravity.
  • the tensioning device 92 comprises one or more first tensioning elements 96 and one or more second tensioning elements 98, which are arranged or designed to work together.
  • the one or more first connecting elements 82 form or include the one or more first clamping elements 96.
  • the one or more second connecting elements 84 form or include the one or more second clamping elements 98.
  • the tensioning device 92 is also designed such that cooperating first and second tensioning elements 96 and 98, which act on one side of the container 12, relative to other tensioning elements 96 and 98, which are located at another location attack the container 12, can be moved away from each other in the opposite direction to tension the bottom of the container. For example, they can be moved away from one another parallel to the container bottom 20. This is shown schematically in FIG. 17 by the small arrows which are assigned to the tensioning elements 96 and 98.
  • the holding device 18 comprises the connecting device 80.
  • the container wall 48 defines a container wall height 100 which has a value in the described exemplary embodiments of containers 12 in a range from approximately 1 mm to approximately 40 mm. In particular, it has a value in a range from approximately 4 mm to approximately 10 mm.
  • All the exemplary embodiments of containers 12 described above are preferably designed in the form of disposable containers 102. If they are designed as disposable containers 102, the containers 12 are filled with solidifiable material 16 for producing three-dimensional objects 32. When the three-dimensional objects 32 to be printed are finished, the disposable containers 102 are not cleaned, but instead are exposed to radiation 30, for example, in order to harden the not yet hardened, solidifiable material 16. The disposable containers 102 can then be disposed of with the hardened, excess solidifiable material in a simple and environmentally friendly manner. A complex cleaning of the container 12 is not necessary.
  • system 10 for producing a three-dimensional object 32
  • the system 10 comprises one or more carrier elements 104 for holding the three-dimensional object 32 formed from the solidifiable material 16.
  • An exemplary embodiment of a carrier element 104 is designed for releasable coupling to the carrier device 34 of the system 10 in a coupling position.
  • the carrier element 104 defines a holding surface 106 which points away from the carrier device 34 and on which the three-dimensional object 32 is held.
  • the holding surface 106 is formed from a plastic.
  • the holding surface 106 defines a holding surface plane 108.
  • the holding surface 106 is structured in an exemplary embodiment of a carrier element 104. It has a plurality of stabilizing grooves 110 in order to make the carrier element self-supporting.
  • An exemplary embodiment of a system 10 comprises a carrier device cover 112 for the carrier device 34.
  • the carrier device cover 112 comprises the carrier element 104.
  • An exemplary embodiment of a carrier device cover 112 defines a carrier device receptacle 114, into which the carrier device 34 is inserted completely or partially in a form-fitting or essentially form-fitting manner in the coupling position.
  • the holding plate 36 engages in the carrier device receptacle 114.
  • An exemplary embodiment of a carrier device cover 112 is designed in the form of a puller 116 which comprises or defines the carrier device holder 114.
  • a carrier device cover 112 is designed in the form of a deep-drawn blister 118, which comprises or defines the carrier device holder 114.
  • the deep-drawn blister can in particular be designed such that it can be clipped onto the holding plate 36 of the carrier device 34. This can be achieved, for example, by a circumferential, recessed edge 120 which, like a flange, engages behind the holding plate 36 in the coupling position. All described exemplary embodiments of carrier device covers 112 are preferably formed from a plastic.
  • the carrier element (s) 104 are also formed from a plastic.
  • the carrier element 104 is formed in one piece.
  • Another exemplary embodiment of a carrier device cover 112 is formed in one piece.
  • a carrier element 104 is designed in the form of a film 121 or from a film 122.
  • the carrier element 104 is designed to be elastic and / or flexible in one exemplary embodiment.
  • the described exemplary embodiments of carrier elements 104 have a thickness 124 in a range from approximately 0.1 mm to approximately 0.8 mm.
  • a thickness 124 is in a range from about 0.1 to about 0.5 mm.
  • An exemplary embodiment of a carrier device cover 112 has a circumferential, radially projecting retaining flange 126 which, in the coupling position, extends transversely, in particular perpendicularly, to the direction of gravity.
  • a carrier device cover 112 has a retaining edge 128 which runs around it and extends radially, which in the coupling position extends transversely, in particular perpendicularly, to the direction of gravity 22.
  • the carrier element 104 is arranged or formed opposite the container bottom 20 of the container 12 or essentially opposite.
  • the holding surface 106 of the carrier element 104 is arranged or designed to point in the direction or essentially in the direction of the container base 20.
  • the carrier element 104 and the container base 20 are arranged or designed to be movable relative to one another in one exemplary embodiment of a system 10.
  • the retaining flange 126 or the retaining edge 128 have a retaining distance 130 from the retaining surface 106 which corresponds at least approximately to the container height 104. This ensures that even if the carrier device cover 112 dips so far into the container 12 that the holding surface 106 touches the container bottom 20, the retaining flange 126 or the retaining edge 128 does not, or only little, solidify with the material received in the material receiving space 50 Materials 16 can come into contact. A flow around, for example, the holding plate 36, the carrier device 34 can be effectively prevented in this way.
  • the carrier element 104 comprises one or more first carrier element coupling elements 132, which in the coupling position engage with one or more second carrier element coupling elements 134 of the carrier device 34 in a non-positive and / or positive manner.
  • each first carrier element coupling element 132 is optionally designed in the form of a coupling projection or in the form of a coupling recess 136.
  • Each second carrier element coupling element 134 is designed corresponding to the respective first carrier element coupling element 132 either in the form of a coupling recess or in the form of a coupling projection 138.
  • the carrier element 104 and the carrier device 34 are coupled to one another in the coupling position in a clamping and / or latching and / or adhesive manner.
  • the system 10 can in particular comprise a carrier element coupling device 140 for the non-positive and / or positive and / or material coupling of the one or more carrier elements 104 and the carrier device 34 in FIG.
  • the carrier element coupling device 140 comprises the first and second carrier element coupling elements 132 and 134, which are arranged and designed to work together for the non-positive and / or positive and / or integral connection of the carrier element 104 and the carrier device 34 in the coupling position.
  • the carrier element coupling device 140 comprises a clamping device 142 for the clamping fixing of the carrier element 104 to the carrier device 34 in a carrier element plane 144.
  • the carrier element plane 144 preferably runs transversely, in particular perpendicularly to the direction of gravity 22.
  • the clamping device 142 can in particular comprise a plurality of first clamping members 146 and a plurality of second clamping members 148, which are each arranged and designed to act together.
  • the first and second clamping members 146 and 148 are arranged or designed so as to be movable relative to one another, so that, for example, a holding projection 150 which projects from the carrier element 104 from a rear side 152 thereof can be inserted between a first clamping member 146 and a second clamping member 148 , These can then be moved towards one another in order to clamp the holding projection 150 between them.
  • the clamping device 142 can in particular also be designed such that the carrier element 104, in particular if it is formed from a film 122, can be held under tension on the carrier device 134.
  • the carrier element 104 can be moved together with the carrier device 34 in a direction parallel or substantially parallel to the direction of gravity and counter to the direction of gravity by means of the drive device 42.
  • All of the described exemplary embodiments of carrier elements 104 can be designed in particular as disposable carrier elements 154. For example, if they are formed in one piece with the carrier device cover 112, the carrier device cover is also designed for single use or for use for a few printing operations. All of the exemplary embodiments of carrier elements 104 can be coupled simply and securely to the carrier device 34 in the coupling position in the manner described. The three-dimensional object 32 can then be formed in a known manner by hardening the solidifiable material 16. When the three-dimensional object 32 is finished, the carrier element 104 is decoupled from the carrier device 34. The carrier device 34 is then ideally not contaminated with the solidifiable material 16 and therefore does not have to be cleaned.
  • the completed three-dimensional object 32 can now be removed from the carrier element 104.
  • Unhardened solidifiable material which adheres to the carrier element 104 or to the carrier device cover 112 can be hardened by additional exposure to the radiation 30.
  • the disposable carrier element 154 can then be disposed of simply, safely and in particular in an environmentally friendly manner after the excess, non-solidifiable material has hardened. In this case, cleaning of the carrier element 104 is unnecessary.
  • a new carrier element 104 or a new carrier device cover 112 is coupled to the carrier device.
  • containers 12 and carrier elements 104 or carrier device covers 112 are formed separately from one another and form independent components.
  • the solidifiable material 16 can in particular be provided in a material container 156. The solidifiable material 16 can then be filled from the material container 156 into the material receptacle 50 of the container 12 as required.
  • a container sleeve 158 which defines a container interior 160.
  • the container 12 itself forms part of the container shell 58, so that the container interior 160 comprises the material receiving space 50.
  • the container casing 158 is designed to be closed and further comprises the carrier element 104, the holding surface 106 of which delimits the container interior 160.
  • Designing a container 12 with the described container casing 158 makes it possible to design the three-dimensional object 32 to be completely enclosed by the container casing 158.
  • a capsule 162 is quasi formed in which the production of the three-dimensional object 32 is carried out.
  • the container bottom and the container wall form part of the container shell 158.
  • the container shell 158 is completely closed.
  • a material container 156 which contains the solidifiable material 16, is arranged in the container interior 160. This can be equipped with a predetermined breaking point, for example, and then, when the container casing 158 is coupled to the carrier element 104 to the carrier device 134 and the container 12 is held on the holding device 18, can be opened in order to accommodate the solidifiable material 16 in the material receptacle - bring in room 50.
  • the three-dimensional object 32 can now be formed in a known manner. If the three-dimensional object 32 is finished, the container casing 158 can be removed from the system 10 again. To remove the three-dimensional object 32, the container casing 158 is irreversibly destroyed, for example.
  • Unconsolidated, solidifiable material 16 can then be completely cured by suitable exposure, so that the container 12 can be formed in particular in the form of a disposable container 102, which includes the container casing 158.
  • the disposable container 102 can then, as already described above, be disposed of safely and, above all, in an environmentally friendly manner.
  • the container 12 with the container sleeve 158 can be designed in particular in the form of one of the exemplary embodiments of containers 12 described above.
  • the carrier element 104 can also be designed in the form of one of the exemplary embodiments described above. Any combinations of exemplary embodiments of containers 12 and carrier elements 104 can thus be combined with one another and formed into a closed capsule 162 by means of a container casing 158.
  • the container 12 comprises an interface device 164 arranged or formed on the container shell 158 for introducing the solidifiable material 16 through the container shell 158 into the container interior 160.
  • the interface device 164 comprises an opening 166.
  • this can be formed on a connecting piece 168 which is sleeve-shaped and has an external thread 170.
  • a closure element 172 is provided which has a screw connection 176 provided with an internal thread 174, which internal thread 174 is designed to correspond to the external thread 170.
  • the interface device 164 can also be in the form of a bayonet connection Detachable connection with a corresponding material container interface device 178 may be formed.
  • the material container interface device 178 is provided in the form of a filler neck 182 provided with an internal thread 180, the internal thread 180 being designed to correspond to the external thread 170 of the interface device 164.
  • the material container 156 can in particular be screwed onto the container cover 158 in this way.
  • a fluid-tight that is to say liquid-tight and / or gas-tight, connection can be formed between the material container 156 and the container casing 148 in a filling position, so that the solidifiable material 16 can be introduced easily and safely into the material receiving space 50 in the container interior 160 can.
  • Interface device 164 a membrane 184. This can be pierced, in particular with a cannula, so that the fixable material can be introduced into the container interior 160 in this way.
  • the interface device 164 is arranged or formed at a distance from the container base 20. In particular, in one exemplary embodiment of a container 12, it is not arranged or formed on the container wall 48.
  • the interface device 164 is arranged or formed in or on the container wall 48.
  • the container casing 158 is formed from a film 186.
  • the film 186 is designed to be elastic and / or flexible.
  • the container casing 158 has a thickness 188 in a range from approximately 0.05 mm to approximately 1.5 mm. In particular, it has a range from approximately 0.1 mm to approximately 0.6 mm.
  • the container shell 158 is formed from a plastic.
  • the container shell is formed in one piece.
  • the container envelope 158 is formed in one piece except for the container base 20, that is to say with the exception of the container base 20.
  • the container 12 can be configured as described above in various exemplary embodiments of containers 12 in such a way that the container base 20 and the container wall 48 are each made of a different material.
  • the container casing 158 is designed such that the carrier element 104 is arranged or formed opposite the container bottom 20 or essentially opposite. Accordingly, the holding surface 106 is then arranged or designed to point in the direction or essentially in the direction of the container bottom 20.
  • the container cover 158 comprises one of the exemplary embodiments of carrier device covers 112 described above.
  • the carrier device cover 112 is an integral part of the container cover 158.
  • a material container 156 is equipped with a predetermined breaking point 190, which can be irreversibly destroyed in order to open the material container 156.
  • the container shell 158 can only be opened by removing it to remove the solidified three-dimensional object.
  • a container casing 158 can in particular have a container casing breaking point 192 which can be irreversibly destroyed in order to open the container casing 158 for removing the three-dimensional object 32.
  • the container shell 158 is designed to be impermeable or essentially impermeable to the radiation 30 used to solidify the solidifiable material 16.
  • the container shell 158 is designed to be impermeable to electromagnetic radiation 30 in a wavelength range from 200 nm to approximately 1000 nm.
  • the container shell 158 is formed from a container shell material which has a transmittance of at most 10% for the radiation 30 used to solidify the solidifiable material 16.
  • the transmittance can be a maximum of 1%.

Abstract

Um ein System (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (32) durch Verfestigen, insbesondere schichtweise oder kontinuierlich, eines unter Einwirkung von Strahlung verfestigbaren Materials (16), so zu verbessern, dass der Betrieb des Systems und insbesondere dessen Handhabung vereinfacht werden, wird vorgeschlagen, dass das System mindestens ein Trägerelement (104) zum Halten des aus dem verfestigbaren Material ausgebildeten dreidimensionalen Objekts umfasst, dass das Trägerelement ausgebildet ist zum lösbaren Koppeln mit einer Trägervorrichtung (34) des Systems in einer Kopplungsstellung, dass das Trägerelement eine Haltefläche (106) definiert, an welcher das dreidimensionale Objekt gehalten ist, und dass die Haltefläche aus einem Kunststoff ausgebildet ist.

Description

System zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
Die vorliegende Erfindung betrifft System zum Herstellen eines dreidimensio- nalen Objekts durch Verfestigen, insbesondere schichtweise oder kontinuier- lich, eines unter Einwirkung von Strahlung verfestig baren Materials.
Systeme der eingangs beschriebenen Art sind insbesondere bekannt in Form von sogenannten 3D-Druckern, mit denen dreidimensionale Objekte durch schichtweises Verfestigen einer, beispielsweise mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im ultravioletten Spektralbereich, polymerisierbaren Harzlösung, hergestellt werden können.
Bei derartigen 3D-Druckern ist es bekannt, eine Trägervorrichtung vorzuse- hen, welche eine Haltefläche für das aus dem verfestigbaren Material ausge- bildete dreidimensionale Objekt aufweist. Die Trägervorrichtung ist üblicher- weise fester Bestandteil des Systems, so dass das dreidimensionale Objekt, wenn es fertig ausgebildet ist, von der Trägervorrichtung entfernt werden muss. Dies ist häufig recht umständlich und erfordert besonderes Werkzeug und entsprechendes Geschick. Ferner verbleibt an der Trägervorrichtung übli- cherweise immer auch ein Rest des verfestig baren Materials, welches noch nicht ausgehärtet ist. Dieses von der Trägervorrichtung zu entfernen ist äu- ßerst aufwendig. Zudem ist das verfestigbare Material häufig als Sondermüll eingestuft, so dass auch Reinigungsutensilien, die mit dem verfestigbaren Material in Kontakt kommen, als Sondermüll aufwendig entsorgt werden müssen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Betrieb eines Sys- tems der eingangs beschriebenen Art und insbesondere dessen Handhabung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird bei einem System zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das System mindestens ein Trägerelement zum Halten des aus dem ver- festigbaren Material ausgebildeten dreidimensionalen Objekts umfasst, dass das Trägerelement ausgebildet ist zum lösbaren Koppeln mit einer Trägervor- richtung des Systems in einer Kopplungsstellung, dass das Trägerelement eine Haltefläche definiert, an welcher das dreidimensionale Objekt gehalten ist, und dass die Haltefläche aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Ein in der beschriebenen Weise weitergebildetes System der eingangs be- schriebenen Art hat insbesondere den Vorteil, dass das hergestellte dreidimen- sionale Objekt zusammen mit dem Trägerelement von der Trägervorrichtung des Systems abgenommen werden kann, insbesondere auf einfache Weise. Dies hat dann insbesondere den weiteren Vorteil, wenn das Trägerelement entsprechend ausgebildet ist, das die Trägervorrichtung selbst beim Herstellen des dreidimensionalen Objekts nicht mit dem verfestigbaren Material in Kon- takt kommen kann. Dadurch kann insbesondere eine Verschmutzung oder Kontamination der Trägervorrichtung vermieden werden. Ein aufwendiges Rei- nigen der Trägervorrichtung erübrigt sich dadurch. Wird das Trägerelement mit dem an der Haltefläche desselben gehaltenen ausgehärteten dreidimensi- onalen Objekts aus dem System entnommen, lässt sich das Trägerelement mit dem Objekt deutlich einfacher handhaben und in eine zum Ablösen des Ob- jekts von der Haltefläche optimale Ausrichtung bringen. Das Trägerelement kann beispielsweise als Einwegträgerelement ausgebildet sein oder nur eine begrenzte Anzahl von Druckvorgängen zum Einsatz kommen. Am Trägerele- ment noch anhaftendes verfestig bares Material kann beispielsweise durch eine zusätzliche Belichtung komplett ausgehärtet werden, so dass das Trägerele- ment nach einem oder einigen wenigen Druckvorgängen einfach und kosten- günstig sowie insbesondere umweltverträglich entsorgt werden kann. Insge- samt ist somit die Handhabung des Systems im Vergleich zu bekannten Sys- temen zum Herstellen dreidimensionaler Objekte signifikant vereinfacht. Günstig ist es, wenn die Haltefläche, insbesondere in der Kopplungsstellung, eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet ist oder wenn die Haltefläche strukturiert, insbesondere eine Mehrzahl von Stabilisierungsnuten umfassend, ausgebildet ist. Eine Struktur der Haltefläche kann grundsätzlich beliebig sein. Alternativ zu den Stabilisierungsnuten können insbesondere auch topfförmige oder pyramidenförmige, regelmäßig angeordnete Vertiefungen ausgebildet sein, die dem Trägerelement eine inhärente Stabilität verleihen, wodurch es insbesondere selbsttragend oder im Wesentlichen selbsttragend ausbildbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das System einen Trägervorrichtungsüberzug für die Trägervorrichtung umfasst und wenn der Trägervorrichtungsüberzug das Trä- gerelement umfasst. Einen Trägervorrichtungsüberzug vorzusehen hat insbe- sondere den Vorteil, dass die Trägervorrichtung deutlich besser vor Ver- schmutzung mit dem verfestig baren Material geschützt werden kann wie mit einem Trägerelement, welches beispielsweise platten- oder schichtförmig aus- gebildet ist. Ein Trägervorrichtungsüberzug kann insbesondere die Trägervor- richtung, beispielsweise eine Halteplatte derselben, seitlich und insbesondere umlaufend umgeben, so dass die Trägervorrichtung, also insbesondere deren Halteplatte, mindestens teilweise in das verfestigbare Material, das in einem Behälter des Systems aufgenommen ist, eintauchen kann, ohne dass die Trä- gervorrichtung selbst mit dem verfestigbaren Material kontaminiert wird. Das Trägerelement bildet in der vorgeschlagenen Weise einen integralen Bestand- teil des Trägervorrichtungsüberzugs. Das Trägerelement kann insbesondere kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Trägervorrichtungs- überzug verbunden sein.
Günstig ist es, wenn der Trägervorrichtungsüberzug eine Trägervorrichtungs- aufnahme definiert, in die die Trägervorrichtung oder ein Teil derselben min- destens teilweise, insbesondere vollständig, formschlüssig oder im Wesentli- chen formschlüssig einführbar ist. Insbesondere kann die Trägervorrichtungs- aufnahme einen Teil eines wannenförmigen Trägervorrichtungsüberzugs bil- den. Das Trägerelement kann so insbesondere einen Boden einer solchen Wanne definieren, wobei die Haltefläche dann insbesondere eine von der Trä- gervorrichtungsaufnahme weg weisende Seitenfläche des Trägervorrichtungs- überzugs definiert.
Auf einfache Weise lässt sich die Trägervorrichtung vor der Kontamination mit verfestig barem Material schützen, wenn der Trägervorrichtungsüberzug in Form eines Überziehers oder eines Tiefziehblisters ausgebildet ist, welche die Trägervorrichtungsaufnahme umfassen oder definieren. Der Trägervorrich- tungsüberzug kann so auf einfache Weise über die Trägervorrichtung gezogen oder auf diese aufgestülpt werden.
Besonders einfach und kostengünstig ausbilden lässt sich das System, wenn der Trägervorrichtungsüberzug aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist das Trägerelement aus einem Kunststoff ausgebildet. Auf diese Weise kann dann insbesondere auch die Haltefläche selbst aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Alternativ wäre es auch denkbar, ein Trägerele- ment nicht aus einem Kunststoff auszubilden, jedoch mit einer Beschichtung aus Kunststoff, mithin also mit einer Kunststoffoberfläche, zu versehen, die die Haltefläche definiert.
Die Herstellung des Systems vereinfacht sich insbesondere signifikant, wenn das Trägerelement einstückig ausgebildet ist. Zudem lässt sich so insbeson- dere auch die Handhabung des Systems vereinfachen, da das Trägerelement insgesamt an einem Stück gehandhabt werden kann.
Die Handhabung des Systems kann weiter verbessert werden, wenn der Trä- gervorrichtungsüberzug einstückig ausgebildet ist. Zudem kann ein solcher Trägervorrichtungsüberzug auch auf einfache Weise hergestellt werden.
Besonders umweltverträglich lässt sich das System realisieren, wenn das Trä- gerelement in Form einer Folie oder aus einer Folie ausgebildet ist. Beispiels- weise kann das Trägerelement aus einer Kunststofffolie ausgebildet sein.
Denkbar ist es auch, das Trägerelement aus einer Metallfolie, beispielsweise aus einer Aluminiumfolie, auszubilden und mindestens einseitig mit einer Kunststoffbeschichtung zu versehen.
Um möglichst wenig Müll zu produzieren, ist es vorteilhaft, wenn das Trä- gerelement elastisch und/oder flexibel ausgebildet ist. Ferner hat diese Ausge- staltung insbesondere auch den Vorteil, dass das Trägerelement optimal an die Trägervorrichtung angepasst werden kann. Insbesondere ist es möglich, das Trägerelement, wenn es aus einem elastischen und/oder flexiblen Trägerele- mentmaterial ausgebildet ist, über die Trägervorrichtung zu spannen, so dass keine weiteren Hilfsmittel zum Halten des Trägerelements an der Trägervor- richtung erforderlich sind.
Vorteilhaft ist es, wenn das Trägerelement eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,8 mm aufweist. Insbesondere kann es eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,15 mm bis etwa 0,5 mm aufweisen. Trägerelemente mit Dicken in den angegebenen Bereichen eignen sich hervorragend zum Hal- ten der ausgehärteten dreidimensionalen Objekte. Ferner sind sie, je nach dem Material, aus dem sie ausgebildet sind, hinreichend stabil, um beim Kop- peln mit der Trägervorrichtung des Systems nicht beschädigt zu werden, so dass die Trägervorrichtung nicht mit dem verfestigbaren Material kontaminiert werden kann. Ferner sind derartig dünne Trägerelemente umweltschonend, da sie zur Herstellung nur einen geringen Materialbedarf aufweisen.
Für eine einfache und sichere Handhabung kann es ferner vorteilhaft sein, wenn das Trägerelement selbsttragend ausgebildet ist. Dies kann beispiels- weise durch eine entsprechende Dicke des Trägerelements oder durch eine geeignete Strukturierung in Verbindung mit einem geeigneten Trägerele- mentmaterial erreicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor- gesehen sein, dass der Trägervorrichtungsüberzug einen umlaufenden, radial abstehenden Rückhalteflansch oder eine umlaufende, radial vorspringende Rückhaltekante aufweist, welcher Rückhalteflansch beziehungsweise welche Rückhaltekante in der Kopplungsstellung quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung verlaufen. Ein solcher Trägervorrichtungsüberzug bildet mit dem Rückhalteflansch beziehungsweise der Rückhaltekante quasi einen Anschlag für das verfestigbare Material beim Eintauchen der Trägervorrich- tung, die mit dem Trägervorrichtungsüberzug geschützt ist, vor Verschmut- zung durch das verfestigbare Material. So kann insbesondere verhindert wer- den, dass die Trägervorrichtung seitlich vom verfestig baren Material umströmt und kontaminiert werden kann.
Günstig ist es, wenn das System einen Behälter zum Aufnehmen des verfes- tigbaren Materials umfasst, in welchem Behälter das verfestigbare Material durch Einwirkung von Strahlung zum Herstellen des dreidimensionalen Objekts schichtweise oder kontinuierlich verfestigt wird, wobei der Behälter einen Be- hälterboden und eine vom Behälterboden abstehende, umlaufende Behälter- wand umfasst, wobei der Behälterboden und die Behälterwand einen Material- aufnahmeraum zum Aufnehmen des verfestigbaren Materials begrenzen. Mit einem solchen Behälter kann das zum Herstellen des dreidimensionalen Ob- jekts erforderliche verfestigbare Material bereitgestellt werden, in welches das Trägerelement mindestens teilweise eintauchen kann, so dass eine Schicht des verfestigbaren Materials durch Beaufschlagen mit Strahlung geeigneter Art ganz oder teilweise verfestigt werden kann, um eine Schicht des dreidimensio- nalen Objekts auszubilden.
Vorteilhafterweise ist der Behälterboden aus einem anderen Material ausgebil- det ist als die Behälterwand. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Be- hälterboden beispielsweise aus einem Behälterbodenmaterial ausgebildet wer- den kann, welches an dem verfestigten verfestigbaren Material schlecht an- haftet beziehungsweise einfach von diesem abgezogen werden kann. Die Be- hälterwand kann aus einem Behälterwandmaterial ausgebildet werden, wel- ches die erforderliche Stabilität aufweist, um das verfestigbare Material im Be- hälter sicher zu halten. Ferner kann der Behälterboden aus einem Material ausgebildet werden, welcher für die zum Verfestigen des verfestigbaren Mate- rials eingesetzte Strahlung in optimaler Weise strahlungsdurchlässig ist. So können für die Behälterwand und den Behälterboden jeweils die optimalen Materialien eingesetzt werden. Kompromisse sind dann nicht erforderlich.
Vorteilhaft ist es, wenn der Behälterboden für die zum Verfestigen des verfes- tigbaren Materials eingesetzte Strahlung strahlungsdurchlässig ausgebildet ist. Insbesondere kann er für elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlän- genbereich von etwa 200 nm bis etwa 1000 nm durchlässig sein. Ein derarti- ger Behälterboden ermöglicht es insbesondere, das verfestigbare Material zum Ausbilden des dreidimensionalen Objekts durch den Behälterboden hindurch zu belichten.
Günstigerweise ist das Trägerelement dem Behälterboden gegenüberliegend oder im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet oder ausgebildet. Dies ermöglicht es insbesondere, das Trägerelement über die mit diesem gekop- pelte Trägervorrichtung in Richtung auf den Behälterboden hin, mithin also in das verfestigbare Material hinein und auch wieder aus diesem heraus, zu be- wegen.
Um das dreidimensionale Objekt durch Aushärten aus dem verfestig baren Material herzustellen und schrittweise aus diesem heraus zu bewegen, ist es günstig, wenn die Haltefläche in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung auf den Behälterboden hin weisend angeordnet oder ausgebildet ist.
Um das verfestigbare Material schichtweise zur Ausbildung des dreidimensio- nalen Objekts, insbesondere in einer definierten Bauebene, aushärten zu kön- nen, ist es vorteilhaft, wenn das Trägerelement und der Behälterboden relativ zueinander bewegbar angeordnet oder ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Trägerelement mittels der Trägervorrichtung bewegt werden oder der Be- hälterboden oder sowohl das Trägerelement als auch der Behälterboden, um die gewünschte Relativbewegung zwischen dem Trägerelement und dem Be- hälterboden zu realisieren. Günstig ist es, wenn die Behälterwand eine Behälterwandhöhe bezogen auf den Behälterboden aufweist, wenn der Rückhalteflansch beziehungsweise die Rückhaltekante einen Rückhalteabstand von der Haltefläche aufweisen und wenn der Rückhalteabstand mindestens etwa der Behälterwandhöhe ent- spricht. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es insbesondere, sicherzustellen, dass selbst dann, wenn die Trägervorrichtung mit dem daran gekoppelten Trä- gerelement bis zum Behälterboden in den Behälter für das verfestigbare Mate- rial hinein bewegt wird, das verfestigbare Material nicht seitlich über die Rück- haltekante beziehungsweise den Rückhalteflansch strömen und so die Träger- vorrichtung in unerwünschter Weise kontaminieren kann.
Vorteilhaft ist es, wenn das Trägerelement mindestens ein erstes Trägerele- mentkopplungselement umfasst, welches in der Kopplungsstellung mit min- destens einem zweiten Trägerelementkopplungselement einer Trägervorrich- tung kraft- und/oder formschlüssig in Eingriff steht. Ein solches Trägerelement kann insbesondere auf einfache und sichere Weise mit der Trägervorrichtung gekoppelt und zum Entnehmen des dreidimensionalen Objekts nach dessen Herstellung aus dem System wieder von der Trägervorrichtung abgekoppelt werden.
Einfach und kostengünstig lässt sich das System ausbilden, wenn das min- destens eine erste Trägerelementkopplungselement in Form eines Kopplungs- vorsprungs oder in Form einer Kopplungsausnehmung ausgebildet ist und wenn das mindestens eine zweite Trägerelementkopplungselement korrespon- dierend zum mindestens einen ersten Trägerelementkopplungselement in Form einer Kopplungsausnehmung oder in Form eines Kopplungsvorsprungs ausgebildet ist. Der Kopplungsvorsprung und die korrespondierende Kopp- lungsausnehmung können insbesondere kraft- und/oder formschlüssig in der Kopplungsstellung miteinander in Eingriff stehen.
Vorzugsweise umfasst das System eine Trägervorrichtung zum Halten des mindestens einen Trägerelements in der Kopplungsstellung. Beispielsweise kann die Trägervorrichtung aus einem Material und in einer Art und Weise ausgebildet sein, um für ein nicht selbsttragendes Trägerelement die erforder- liche Stabilität bereitzustellen, so dass das Trägerelement eine definierte Hal- tefläche für das herzustellende dreidimensionale Objekt definieren kann. Die Haltefläche muss dazu nicht zwingend eben sein. Insbesondere kann sie mik- roskopisch oder makroskopisch strukturiert sein.
Eine Handhabung des Systems lässt sich insbesondere weiter dadurch verbes- sern, dass das mindestens eine Trägerelement und die Trägervorrichtung in der Kopplungsstellung klemmend und/oder rastend und/oder klebend mitei- nander gekoppelt sind. Das Trägerelement lässt sich so mit der Trägervor- richtung einfach koppeln beziehungsweise verbinden und gegebenenfalls auch wieder von der Trägervorrichtung ablösen oder entfernen.
Günstigerweise umfasst das System eine Trägerelementkopplungsvorrichtung zum kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssigen Koppeln des mindestens einen Trägerelements und der Trägervorrichtung in der Kopplungsstellung. Mit einer solchen Trägerelementkopplungsvorrichtung lassen sich die Trägervor- richtung und das mindestens eine Trägerelement auf einfache Weise miteinan- der in der angegebenen Art und Weise temporär koppeln und wieder vonei- nander trennen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Trägerelementkopplungsvorrichtung das mindes- tens eine erste Trägerelementkopplungselement und das mindestens eine zweite Trägerelementkopplungselement umfasst, wenn das mindestens eine erste Trägerelementkopplungselement und das mindestens eine zweite Trä- gerelementkopplungselement zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind zum kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssigen Koppeln des Trä- gerelements und der Trägervorrichtung in der Kopplungsstellung. Auf diese Weise lässt sich das System insbesondere kompakt ausbilden und auf einfache Weise handhaben.
Günstig ist es, wenn die Trägerelementkopplungsvorrichtung eine Klemmein- richtung umfasst zum klemmenden Fixieren des Trägerelements an der Trä- gervorrichtung in einer Trägerelementebene. Beispielsweise kann die Trä- gerelementebene quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung ver- laufen. Insbesondere kann die Trägerelementebene durch die Haltefläche defi- niert werden. Die Klemmeinrichtung kann insbesondere auch derart ausgebil- det sein, dass das Trägerelement, insbesondere wenn es elastisch und/oder flexibel ausgebildet ist, durch die Klemmeinrichtung in definierter weise ge- spannt werden kann, beispielsweise über die Trägervorrichtung derart, dass die Haltefläche eben oder gekrümmt ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die Trägervorrichtung bewegbar ausgebildet zum Bewegen des Trägerelements in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung und entgegen der Schwerkraftrichtung. Auf diese Weise kann das an der Trägervorrichtung angekoppelte Trägerelement wie bereits weiter oben beschrieben in das verfestigbare Material eingetaucht und auch wieder aus diesem herausbewegt werden, um das Herstellen des dreidi- mensionalen Objekts in bekannter weise zu ermöglichen.
Günstig ist es, wenn das System eine mit der Trägervorrichtung zusammen wirkende Antriebseinrichtung umfasst zum Bewegen des Trägerelements in der Kopplungsstellung. Insbesondere kann das System zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung eine entsprechende Steuerungseinrichtung umfassen, so dass die Trägervorrichtung und damit das angekoppelte Trägerelement in de- finierter Weise mit der von der Steuerungseinrichtung angesteuerten Antriebs- einrichtung bewegt werden können, insbesondere schrittweise oder kontinu- ierlich, um das dreidimensionale Objekt auszubilden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinrichtung ausgebildet ist zum Bewegen des Trägerelements in der Kopplungsstellung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung in Richtung auf den Behälterboden hin und vom Behälterboden weg. Auf diese Weise kann das Trägerelement wie be- schrieben bewegt werden, um das dreidimensionale Objekt in bekannter Weise auszubilden. Ferner ist es günstig, wenn das System eine Belichtungseinrichtung umfasst zum Belichten, insbesondere schichtweise oder kontinuierlich, des verfestig- baren Materials durch Beaufschlagen mit Strahlung, insbesondere elektromag- netischer Strahlung. So lässt sich insbesondere ein kompaktes System ausbil- den, beispielsweise in Form eines autark betreibbaren 3D-Druckers.
Zum Erzeugen der Strahlung ist es vorteilhaft, wenn die Belichtungseinrich- tung eine Strahlungsquelle umfasst. Beispielsweise kann es sich dabei um eine LED-Lichtquelle oder einen Laser handeln.
Um insbesondere eine aufwendige Reinigung des Trägerelements zu vermei- den, ist es vorteilhaft, wenn das Trägerelement in Form eines Einwegträ- gerelements ausgebildet ist. Ein solches Einwegträgerelement kann einmal oder einige wenige Male benutzt werden, um dreidimensionale Objekte auszu- bilden. Wenn es nicht mehr weiter zum Einsatz kommen soll, kann noch nicht verfestig bares Material, das am Einwegträgerelement anhaftet, durch entspre- chende Bestrahlung durchgehärtet werden, so dass es einfach und umweltge- recht entsorgt werden kann.
Die nachfolgende Beschreibung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen :
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Systems zum Herstellen dreidimensionaler Objekte;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Behälters zum Aufnehmen verfestigbaren Materials;
Figur 3: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Behälters;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Bodens eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Behälters; Figur 5: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Behälters, welcher mit einer Haltevorrichtung des Systems gehalten ist;
Figur 6: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Behälters;
Figur 7: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Behälters;
Figur 8: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Behälters;
Figur 9: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters;
Figur 10: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters;
Figur 11 : eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung;
Figur 12: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung;
Figur 13: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung; Figur 14: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung;
Figur 15: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung;
Figur 16: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Verbindungsvor- richtung;
Figur 17: eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters mit einer Spannvorrichtung;
Figur 18: eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Behälters;
Figur 19: eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels eines des Systems im Be- reich der Trägervorrichtung;
Figur 20: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines Ausfüh- rungsbeispiels eines strukturierten Trägerelements;
Figur 21 : eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit Trägervorrichtungsüberzug;
Figur 22: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit Trägervorrichtungsüberzug; Figur 23: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit Trägervorrichtungsüberzug;
Figur 24: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit Trägervorrichtungsüberzug;
Figur 25: eine schematische Darstellung einer Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Systems mit einer Teilansicht einer Trägervorrichtung und eines Behälters;
Figur 26: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung mit angekoppeltem Trä- gerelement;
Figur 27: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer Trägervorrichtung mit angekoppeltem Trä- gerelement;
Figur 28: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Materialbehälters mit verfestigbarem Material;
Figur 29: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit einem Behälter umfassend eine geschlossene Behälterhülle;
Figur 30: eine schematische Darstellung eines Teils eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels eines Systems mit einem Behälter umfassend eine geschlossene Behälterhülle; Figur 31 : eine schematische Darstellung einer Teilschnittansicht eines wei- teren Ausführungsbeispiels eines Behälters mit Behälterhülle mit einer Schnittstelleneinrichtung; und
Figur 32: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbei- spiels eines Materialbehälters mit Sollbruchstelle.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zum Herstellen eines dreidimen- sionalen Objekts in Form eines 3D-Druckers 11 ist schematisch in Figur 1 dar- gestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Es umfasst einen Behälter 12 in Form einer flachen Wanne 14 zum Aufnehmen des verfestigbaren Materials 16. Bei diesem handelt es sich beispielsweise um einen flüssigen Kunststoff, insbesondere ein polymerisierbares Harz, welches durch Beaufschlagen mit Strahlung 30 verfestigbar ist.
Das System 10 umfasst ferner eine Haltevorrichtung 18 zum Halten des Be- hälters 12 derart, dass sich ein Behälterboden 20 quer, insbesondere senk- recht zur durch den Pfeil 22 symbolisierten Schwerkraftrichtung erstreckt.
Bei bekannten Systemen 10 ist der Behälterboden 20 üblicherweise aus einer Glasplatte ausgebildet, welcher auf Auflagern 24 der Haltevorrichtung 18 auf liegt.
Das System 10 umfasst ferner eine Belichtungseinrichtung 26 zum Belichten des verfestigbaren Materials 16. Hierfür umfasst die Belichtungseinrichtung 26 eine Strahlungsquelle 28 zum Erzeugen von Strahlung 30.
Die Belichtungseinrichtung 26 ist insbesondere derart angeordnet, dass die erzeugte Strahlung 30 durch den Behälterboden 20 hindurch das verfestigbare Material 16 mit der erzeugten Strahlung 30 beaufschlagen kann. Zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts 32 umfasst das System 10 ferner eine Trägervorrichtung 34, welche beispielsweise eine Halteplatte 36 umfassen kann.
Die Trägervorrichtung 34 ist derart angeordnet, dass die Halteplatte 36 entge- gen der Schwerkraftrichtung über dem Behälter 12 angeordnet ist und eine Unterseite 38 der Halteplatte 36 eine Haltefläche 40 definiert, die in Richtung auf den Behälter 12 weisend angeordnet und parallel oder im Wesentlichen parallel zum Behälterboden 20 ausgerichtet ist.
Die Trägervorrichtung 34 ist mit einer Antriebseinrichtung 42 zusammenwir- kend angeordnet und ausgebildet, um insbesondere die Halteplatte 36 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung sowie entgegengesetzt zur Schwerkraftrichtung zu verschieben.
Die Antriebseinrichtung 42 und die Belichtungseinrichtung 26 sind mit einer Steuerungseinrichtung 44 steuerungswirksam verbunden. Die Steuerungsein- richtung 44 ist wiederum steuerungswirksam mit einem Computer 46 verbun- den.
Vom Computer 46 werden Daten, die das herzustellende dreidimensionale Objekt 32 definieren, in geeigneter Weise an die Steuerungseinrichtung 44 übertragen, so dass die Steuerungseinrichtung 44 die Belichtungseinrichtung 26 entsprechend ansteuern kann, um eine direkt an den Behälterboden 20 angrenzende Schicht des verfestigbaren Materials 16 zu belichten und dadurch zu verfestigen.
Belichtet werden nur die Bereiche der Schicht aus verfestigbarem Material 16, die nach dem Aushärten eine entsprechende Schicht des dreidimensionalen Objekts 32 bilden sollen.
Die erste Schicht, die verfestigt wird, haftet direkt an der Haltefläche 40 der Halteplatte 36 an. Das dreidimensionale Objekt 32 wird schichtweise oder kontinuierlich ausge- bildet durch Aushärten des verfestig baren Materials 16, wobei die Antriebsein- richtung 42 die Trägervorrichtung 34 schrittweise oder kontinuierlich entgegen der Schwerkraftrichtung vom Behälter 12 weg bewegt, so dass das dreidimen- sionale Objekt 32 aus dem Behälter 12 heraus ausgebildet wird, wie dies schematisch in Figur 1 dargestellt ist.
Um die Handhabung des Systems 10 zu verbessern und zu vereinfachen, ins- besondere im Zusammenhang mit der Handhabung des verfestig baren Materi- als sowie mit diesem in Kontakt kommender Komponenten des Systems 10, werden nachfolgend Ausführungsbeispiele weitergebildeter Systeme 10 be- schrieben, und zwar insbesondere als Gesamtsystem oder als einzelne Kom- ponenten desselben.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst der Behälter 12 ei- nen Behälterboden 20 und eine vom Behälterboden 20 abstehende, umlau- fende Behälterwand 48. Der Behälterboden 20 und die Behälterwand 48 be- grenzen einen Materialaufnahmeraum 50 zum Aufnehmen des verfestigbaren Materials 16.
Der Behälterboden 20 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 aus einem anderen Material ausgebildet als die Behälterwand 48.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist der Behälterbo- den 20 elastisch und/oder flexibel ausgebildet sowie ungespannt oder span- nungslos mit der Behälterwand 48 verbunden. Ungespannt oder spannungslos bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich der Behälterboden 20 beim Einfüllen des verfestigbaren Materials in den Materialaufnahmeraum 50 in un- definierter Weise verformen würde. Der Behälterboden 20 ist in diesem Fall in seinen Eigenschaften vergleichbar einem Trommelfell, welches vor dem An- bringen und Spannen an einem Trommelgehäuse mehr oder weniger beliebig verformbar ist und erst durch die an der Trommel vorgesehene Spannwor- richtung in definierter Weise aufgespannt wird.
Der Behälterboden 20 ist für die zum Verfestigen des verfestig baren Materials eingesetzte Strahlung 30 strahlungsdurchlässig ausgebildet. Bei einem Aus- führungsbeispiel eines Behälters 12 ist der Behälterboden 20 für elektromag- netische Strahlung 30 in einem Wellenlängenbereich von etwa 200 nm bis etwa 1000 nm durchlässig.
Der Behälterboden 20 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 in Form einer Folie 52 beziehungsweise aus einer Folie 52 ausgebildet.
Der Behälterboden 20 weist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 eine Dicke 54 in einem Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 3 mm auf. Insbe- sondere kann der Behälterboden 20 eine Dicke 54 in einem Bereich von etwa 0,07 mm bis etwa 0,3 mm aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist der Behälterboden 20 aus einem Kunststoff ausgebildet. Der Kunststoff kann insbesondere Polytet- rafluorethylen (PTFE), Perfluoralkoxy-Polymer (PFA), Ethylen-Tetrafluorethy- len-Copolymer (ETFE) und/oder Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copoly- mer (FEP) sein oder enthalten.
Der Behälterboden 20 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 in Form eines Trennelements 56 ausgebildet.
Damit der Behälterboden 20 die Funktion eines Trennelements 56 übernehmen kann, welches nicht oder nur schlecht an dem dreidimensionalen Objekt 32 anhaftet, nämlich an der zuletzt verfestigten Schicht desselben, ist der Behäl- terboden 20 bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 mit einer den Materialaufnahmeraum 50 begrenzenden Antihaftschicht 58 versehen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist der Behälterbo- den 20 aus einem nicht oder wenig am verfestigten Material 16 anhaftenden Behälterbodenmaterial ausgebildet. Dabei kann es sich insbesondere um das- selbe Material handeln, wie das, aus dem die Antihaftschicht 58 ausgebildet ist.
Die Behälterwand 48 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 selbsttragend ausgebildet, und zwar in Form eines in sich geschlossenen, ringförmigen Behälterwandrahmens 60. Ein solches Ausführungsbeispiel ist schematisch in Figur 3 im Schnitt dargestellt.
Alternativ ist die Behälterwand 48 bei einem Ausführungsbeispiel eines Behäl- ters 12 aus einer Folie 62 ausgebildet. Die Folie 62 ist elastisch und/oder flexi- bel ausgebildet.
Eine Dicke 64 der Behälterwand 48 liegt bei den beschriebenen Ausführungs- beispielen von Behältern 12 in einem Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 1,5 mm. Insbesondere liegt die Dicke 64 in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,6 mm.
Die Behälterwand 48 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 aus einem Kunststoff ausgebildet, beispielsweise einem tiefziehfähigen oder strangpressfähigen Kunststoff.
Die Behälterwand 48 und der Behälterboden 20 sind miteinander verbunden. Die Verbindung ist vorzugsweise kraft- und/oder Stoff- und/oder formschlüssig realisiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist eine stoffschlüssige Ver- bindung mittels einer Verbindungsschicht 66 realisiert. Die Verbindungsschicht 66 kann insbesondere aus einem Kunststoff ausgebildet sein und/oder einen oder mehrere Klebstoffe umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Verbindungsschicht 66 in Form eines doppelseitigen Klebebands 68 ausgebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- wand 48 hülsenförmig ausgebildet und definiert eine innere Querschnittsfläche 70. Der Behälterboden 20 weist zwei oder mehr voneinander räumlich ge- trennte Flanschabschnitte 72 auf. Diese weisen insbesondere in voneinander entgegengesetzte Richtungen. Die Flanschabschnitte 72 stehen seitlich über die Behälterwand 48 vor.
Die Behälterwand 48 weist eine dem Behälterboden 20 zugewandtes freies Ende 74 auf, an welchem zwei oder mehr voneinander räumlich getrennte Be- hälterwandflanschabschnitte 76 angeordnet oder ausgebildet sind, die insbe- sondere in voneinander entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Behälter- wandflanschabschnitte 76 erstrecken sich vom Materialaufnahmeraum 50 weg, und zwar parallel und im Wesentlichen parallel zum Behälterboden 20.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- wand 48 hülsenförmig ausgebildet und definiert eine innere Querschnittsfläche 70. Der Behälterboden 48 steht seitlich allseitig über die hülsenförmige Be- hälterwand 48 vor. Ein dem Behälterboden 20 zugewandtes freies Ende 74 der Behälterwand 48 ist in Form eines umlaufenden, sich parallel oder im Wesent- lichen parallel zum Behälterboden 20 vom Materialaufnahmeraum 50 weg er- streckenden Behälterwandflansches 78 ausgebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Verbindungsschicht 66 zwischen den zwei oder mehr Flanschabschnitten 72 und den zwei oder mehr Behälterwandflanschabschnitten 76 angeordnet oder ausgebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Verbin- dungsschicht 66 zwischen dem Behälterboden 20 und dem Behälterwand- flansch 78 angeordnet oder ausgebildet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst eine Verbindungs- Vorrichtung 80 zum kraft- und/oder formschlüssigen Verbinden des Behäl- terbodens 20 und der Behälterwand 48 in einer Verbindungsstellung.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst die Verbin- dungsvorrichtung 80 ein oder mehrere erste Verbindungselement 82 und ein oder mehrere zweite Verbindungselemente 84. Die ersten und zweiten Verbin- dungselement 82 und 84 sind zusammenwirkend angeordnet zum kraft- und/oder formschlüssigen Verbinden des Behälterbodens 20 und der Behäl- terwand 48 in der Verbindungsstellung zwischen sich.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist die Verbindungsschicht 66 in der Verbindungsstellung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsele- menten 82 und 84 angeordnet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist in der Verbin- dungsstellung zwischen den ersten und zweiten Verbindungselementen 82 und 84 keine Verbindungsschicht 66 des Behälters 12 angeordnet. Die Verbin- dungselemente 82 und 84 sind in diesem Fall von der Behälterwand 48 weiter weg angeordnet als die Verbindungsschicht 66.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10, bei welchem zwi- schen den Verbindungselementen 82 und 84 keine Verbindungsschicht 66 des Behälters 12 angeordnet ist, ist die Verbindungsschicht 66 von der Behälter- wand 48 weiter weg angeordnet als die Verbindungselemente 82 und 84.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 greifen die ersten Verbin- dungselemente 82 direkt am Behälterboden 20 und die zweiten Verbindungs- elemente 84 direkt am Behälterwandflansch 78 an.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 greifen die ersten Verbindungselemente 82 direkt oder indirekt an einem oder mehreren
Flanschabschnitten 72 an, die zweiten Verbindungselemente 84 greifen in der Verbindungsstellung direkt an einem oder mehreren der zwei Behälterwand- flanschabschnitte 76 an.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist die Verbindungsvorrich- tung 80 in Form einer Klemmvorrichtung 86 ausgebildet. Die ersten Verbin- dungselemente 82 bilden in diesem Fall erste Klemmelemente 88, die zweiten Verbindungselemente 84 zweite Klemmelemente 90.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist die Verbindungs- Vorrichtung 80 in Form einer Spannworrichtung 92 ausgebildet zum ebenen oder gekrümmten Aufspannen des Behälterbodens 20. Wird der Behälterboden 20 eben aufgespannt, definiert er einer Behälterbodenebene 94. Diese verläuft bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 senkrecht zur Schwerkraft- richtung.
Die Spannvorrichtung 92 umfasst bei einem Ausführungsbeispiel eines Sys- tems 10 ein oder mehrere erste Spannelemente 96 und ein oder mehrere zweite Spannelemente 98, die zusammenwirkend angeordnet oder ausgebildet sind. Die ein oder mehreren ersten Verbindungselemente 82 bilden oder um fassen die ein oder mehreren ersten Spannelemente 96. Die ein oder mehre- ren zweiten Verbindungselemente 84 bilden oder umfassen die ein oder meh- reren zweiten Spannelemente 98.
Die Spannvorrichtung 92 ist bei einen Ausführungsbeispiel eines Systems 10 zudem so ausgebildet, dass zusammenwirkende erste und zweite Spannele- mente 96 und 98, die an einer Seite des Behälters 12 angreifen, relativ zu an- deren Spannelementen 96 und 98, die an einer anderen Stelle am Behälter 12 angreifen, in entgegengesetzter Richtung voneinander weg bewegt werden können, um den Behälterboden zu spannen. Beispielsweise können sie parallel zum Behälterboden 20 voneinander weg bewegt werden. Dies ist schematisch in Figur 17 durch die kleinen Pfeile, die den Spannelementen 96 und 98 zuge- ordnet sind, dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst die Haltevorrichtung 18 die Verbindungsvorrichtung 80. Dies ermöglicht es, den Behälter 12 in der für die Herstellung dreidimensionaler Objekte 32 erforderlichen Weise definiert zu halten und insbesondere die Behälterwand 48 und den Behälterboden 20 bei den beschriebenen Varianten von Behältern 12 miteinander zu verbinden, insbesondere mit und ohne Verbindungsschicht 66, unabhängig davon, wo die Verbindungsschicht 66 konkret angeordnet oder ausgebildet ist.
Die Behälterwand 48 definiert eine Behälterwandhöhe 100, welche einen Wert bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen von Behältern 12 in einem Be- reich von etwa 1 mm bis etwa 40 mm aufweist. Insbesondere weist sie einen Wert in einem Bereich von etwa 4 mm bis etwa 10 mm auf.
Alle oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Behältern 12 sind vorzugs- weise in Form von Einwegbehältern 102 ausgebildet. Die Behälter 12 werden, wenn sie als Einwegbehälter 102 ausgebildet sind, zum Herstellen dreidimen- sionaler Objekte 32 mit verfestigbarem Material 16 gefüllt. Sind die zu dru- ckenden dreidimensionalen Objekte 32 fertiggestellt, werden die Einwegbe- hälter 102 nicht gereinigt, sondern beispielsweise mit Strahlung 30 beauf- schlagt, um das noch nicht ausgehärtete, verfestigbare Material 16 durchzu- härten. Die Einwegbehälter 102 können dann mit dem ausgehärteten, über- schüssigen verfestig baren Material einfach und umweltgerecht entsorgt wer- den. Ein aufwendiges Reinigen der Behälter 12 ist so nicht erforderlich.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 zum Herstellen ei- nes dreidimensionalen Objekts 32 umfasst das System 10 ein oder mehrere Trägerelemente 104 zum Halten des aus dem verfestigbaren Material 16 aus- gebildeten dreidimensionalen Objekts 32.
Ein Ausführungsbeispiel eines Trägerelements 104 ist ausgebildet zum lösba- ren Koppeln mit der Trägervorrichtung 34 des Systems 10 in einer Kopplungs- Stellung. Das Trägerelement 104 definiert eine von der Trägervorrichtung 34 weg wei- sende Haltefläche 106, an welcher das dreidimensionale Objekt 32 gehalten ist. Die Haltefläche 106 ist aus einem Kunststoff ausgebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Trägerelements 104 definiert die Halteflä- che 106 eine Halteflächenebene 108.
Die Haltefläche 106 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Trägerelements 104 strukturiert ausgebildet. Sie weist eine Mehrzahl von Stabilisierungsnuten 110 auf, um das Trägerelement selbstragend auszubilden.
Ein Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst einen Trägervorrichtungs- überzug 112 für die Trägervorrichtung 34. Der Trägervorrichtungsüberzug 112 umfasst bei einem Ausführungsbeispiel das Trägerelement 104.
Ein Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzug 112 definiert eine Trägervorrichtungsaufnahme 114, in die die Trägervorrichtung 34 ganz oder teilweise formschlüssig oder im Wesentlichen formschlüssig in der Kopplungs- Stellung eingeführt ist. Insbesondere greift die Halteplatte 36 in die Trägervor- richtungsaufnahme 114 ein.
Ein Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzugs 112 ist in Form ei- nes Überziehers 116 ausgebildet, welcher die Trägervorrichtungsaufnahme 114 umfasst oder definiert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzugs 112 ist in Form eines Tiefziehblisters 118 ausgebildet, welcher die Trägervorrichtungs- aufnahme 114 umfasst oder definiert. Der Tiefziehblister kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass er auf die Halteplatte 36 der Trägervorrichtung 34 aufgeclipst werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen umlaufen- den, rückspringenden Rand 120 erreicht werden, welcher flanschartig die Hal- teplatte 36 in der Kopplungsstellung hintergreift. Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele von Trägervorrichtungsüberzügen 112 sind vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 sind das oder die Trägerele- mente 104 ebenfalls aus einem Kunststoff ausgebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist das Trägerelement 104 einstückig ausgebildet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzugs 112 ein- stückig ausgebildet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägerelements 104 ist in Form einer Folie 121 oder aus einer Folie 122 ausgebildet.
Das Trägerelement 104 ist bei einem Ausführungsbeispiel elastisch und/oder flexibel ausgebildet.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele von Trägerelementen 104 weisen eine Dicke 124 in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,8 mm. Insbesondere liegt eine Dicke 124 in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,5 mm.
Ein Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzugs 112 weist einen umlaufenden, radial abstehenden Rückhalteflansch 126 auf, welcher in der Kopplungsstellung quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung verläuft.
Ein Ausführungsbeispiel eines Trägervorrichtungsüberzugs 112 weist eine um laufende, radial vorspringende Rückhaltekante 128 auf, welche in der Kopp- lungsstellung quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung 22 ver- läuft. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist das Trägerelement 104 dem Behälterboden 20 des Behälters 12 gegenüberliegend oder im Wesentli- chen gegenüberliegend angeordnet oder ausgebildet.
Es versteht sich von selbst, dass alle oben beschriebenen Ausführungsbei- spiele von Behältern 12 beliebig mit allen oben beschriebenen Ausführungsbei- spielen von Trägerelementen 104 beziehungsweise Trägervorrichtungsüberzü- gen 112 kombiniert werden können.
Die Haltefläche 106 des Trägerelements 104 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung auf den Be- hälterboden 20 hin weisend angeordnet oder ausgebildet.
Wie bereits oben beschrieben, sind das Trägerelement 104 und der Behäl- terboden 20 bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 relativ zueinan- der bewegbar angeordnet oder ausgebildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 weisen der Rückhalteflansch 126 beziehungsweise die Rückhaltekante 128 einen Rückhalteabstand 130 von der Haltefläche 106 auf, welcher mindestens etwa der Behälterhöhe 104 ent- spricht. Dies stellt sicher, dass selbst dann, wenn der Trägervorrichtungsüber- zug 112 so weit in den Behälter 12 eintaucht, dass die Haltefläche 106 den Behälterboden 20 berührt, der Rückhalteflansch 126 beziehungsweise die Rückhaltekante 128 nicht oder nur wenig mit dem im Materialaufnahmeraum 50 aufgenommenen verfestig baren Materials 16 in Kontakt kommen können. Ein Umströmen, beispielsweise der Halteplatte 36, der Trägervorrichtung 34 kann auf diese Weise wirksam verhindert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst das Trägerelement 104 ein oder mehrere erste Trägerelementkopplungselement 132, welche in der Kopplungsstellung mit einem oder mehreren zweiten Trägerelementkopp- lungselementen 134 der Trägervorrichtung 34 kraft- und/oder formschlüssig in Eingriff stehen. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Trägerelements 104 ist jedes erste Trä- gerelementkopplungselement 132 wahlweise in Form eines Kopplungsvor- sprungs oder in Form einer Kopplungsausnehmung 136 ausgebildet. Jedes zweite Trägerelementkopplungselement 134 ist korrespondierend zum jeweili- gen ersten Trägerelementkopplungselement 132 entweder in Form einer Kopplungsausnehmung oder in Form eines Kopplungsvorsprungs 138 ausge- bildet.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 sind das Trägerelement 104 und die Trägervorrichtung 34 in der Kopplungsstellung klemmend und/oder rastend und/oder klebend miteinander gekoppelt. Hierfür kann das System 10 insbesondere eine Trägerelementkopplungsvorrichtung 140 umfassen zum kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssigen Koppeln des einen oder der mehreren Trägerelemente 104 und der Trägervorrichtung 34 in der
Kopplungsstellung.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst die Trägerelement- kopplungsvorrichtung 140 die ersten und zweiten Trägerelementkopplungs- elemente 132 und 134, welche zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind zum kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssigen Koppeln des Trä- gerelements 104 und der Trägervorrichtung 34 in der Kopplungsstellung.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst die Trägerelement- kopplungsvorrichtung 140 eine Klemmeinrichtung 142 zum klemmenden Fi xieren des Trägerelements 104 an der Trägervorrichtung 34 in einer Trä- gerelementebene 144.
Die Trägerelementebene 144 verläuft bei einem Ausführungsbeispiel eines Systems 10 vorzugsweise quer, insbesondere senkrecht zur Schwerkraftrich- tung 22. Die Klemmeinrichtung 142 kann insbesondere mehrere erste Klemmglieder 146 und mehrere zweite Klemmglieder 148 umfassen, die jeweils zusammen wirkend angeordnet und ausgebildet sind. Insbesondere sind die ersten und zweiten Klemmglieder 146 und 148 relativ zueinander bewegbar angeordnet oder ausgebildet, so dass beispielsweise ein Haltevorsprung 150, welcher vom Trägerelement 104 von einer Rückseite 152 desselben absteht, zwischen je- weils ein erstes Klemmglied 146 und ein zweites Klemmglied 148 einführbar ist. Diese können dann aufeinander zu bewegt werden, um den Haltevor- sprung 150 zwischen sich zu klemmen.
In der beschriebenen Weise kann die Klemmeinrichtung 142 insbesondere auch derart ausgebildet sein, dass das Trägerelement 104, insbesondere wenn es aus einer Folie 122 ausgebildet ist, an der Trägervorrichtung 134 unter Spannung gehalten werden kann.
Ist das Trägerelement 104 mit der Trägervorrichtung 34 gekoppelt, kann das Trägerelement 104 zusammen mit der Trägervorrichtung 34 mittels der An- triebseinrichtung 42 in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung und entgegen der Schwerkraftrichtung bewegt wer- den.
Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, mit der Antriebseinrichtung 42 das Trägerelement 104 in der Kopplungsstellung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung in Richtung auf den Behälterboden 20 hin und vom Behälterboden 20 weg zu bewegen.
Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele von Trägerelementen 104 können insbesondere als Einwegträgerelemente 154 ausgebildet sein. Sind sie bei- spielsweise einstückig mit dem Trägervorrichtungsüberzug 112 ausgebildet, ist dann auch der Trägervorrichtungsüberzug für den Einmalgebrauch oder zum Einsatz für einige wenige Druckvorgänge ausgebildet. Alle Ausführungsbeispiele von Trägerelementen 104 lassen sich in der be- schriebenen Weise einfach und sicher mit der Trägervorrichtung 34 in der Kopplungsstellung koppeln. Das dreidimensionale Objekt 32 kann dann in be- kannter Weise ausgebildet werden durch Aushärten des verfestigbaren Materi- als 16. Ist das dreidimensionale Objekt 32 fertiggestellt, wird das Trägerele- ment 104 von der Trägervorrichtung 34 abgekoppelt. Die Trägervorrichtung 34 ist dann idealerweise nicht mit dem verfestig baren Material 16 kontaminiert und muss daher nicht gereinigt werden.
Das fertiggestellte dreidimensionale Objekt 32 kann nun vom Trägerelement 104 entfernt werden. Nicht ausgehärtetes verfestig bares Material, welches am Trägerelement 104 oder am Trägervorrichtungsüberzug 112 anhaftet, kann durch zusätzliche Belichtung mit der Strahlung 30 ausgehärtet werden. Das Einwegträgerelement 154 kann dann nach dem Aushärten des überschüssigen, nicht verfestigbaren Materials einfach, sicher und insbesondere umweltgerecht entsorgt werden. Ein Reinigen des Trägerelements 104 erübrigt sich in diesem Fall.
Zur Ausbildung des nächsten dreidimensionalen Objekts wird ein neues Trä- gerelement 104 beziehungsweise ein neuer Trägervorrichtungsüberzug 112 mit der Trägervorrichtung gekoppelt.
Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele von Behältern 12 und Trä- gerelementen 104 beziehungsweise Trägervorrichtungsüberzügen 112 sind getrennt voneinander ausgebildet und bilden eigenständige Komponenten.
Dies bedeutet, dass die Behälter 12 getrennt von den Trägerelementen 104 beziehungsweise den Trägervorrichtungsüberzügen 112 ins System 10 einge- setzt werden können. Dadurch ergibt sich eine beliebige Kombinationsmög- lichkeit zwischen den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen von Trä- gerelementen 104 beziehungsweise Trägervorrichtungsüberzügen 112 und Behältern 12. Das verfestigbare Material 16 kann insbesondere in einem Materialbehälter 156 bereitgestellt werden. Das verfestigbare Material 16 kann dann je nach Bedarf aus dem Materialbehälter 156 in die Materialaufnahme 50 des Behäl- ters 12 eingefüllt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist eine Behälter- hülle 158 vorgesehen, welche einen Behälterinnenraum 160 definiert. Der Be- hälter 12 selbst bildet einen Teil der Behälterhülle 58, so dass der Behälterin- nenraum 160 den Materialaufnahmeraum 50 umfasst. Die Behälterhülle 158 ist geschlossen ausgebildet und umfasst ferner das Trägerelement 104, dessen Haltefläche 106 den Behälterinnenraum 160 begrenzt.
Einen Behälter 12 mit der beschriebenen Behälterhülle 158 auszubilden er- möglicht es, das dreidimensionale Objekt 32 von der Behälterhülle 158 voll- ständig umschlossen auszubilden. Es wird so quasi eine Kapsel 162 ausgebil- det, in der die Herstellung des dreidimensionalen Objekts 32 durchgeführt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 bilden der Behälterboden und die Behälterwand einen Teil der Behälterhülle 158.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälterhülle 158 vollständig geschlossen. Im Behälterinnenraum 160 ist ein Materialbehälter 156 angeordnet, welcher das verfestigbare Material 16 enthält. Dieser kann beispielsweise mit einer Sollbruchstelle ausgestattet sein, und dann, wenn die Behälterhülle 158 mit dem Trägerelement 104 an die Trägervorrichtung 134 gekoppelt und der Behälter 12 an der Haltevorrichtung 18 gehalten sind, ge- öffnet werden kann, um das verfestigbare Material 16 in den Materialaufnah- meraum 50 einzubringen. Das dreidimensionale Objekt 32 kann nun in be- kannter Weise ausgebildet werden. Ist das dreidimensionale Objekt 32 fertig ausgebildet, kann die Behälterhülle 158 insgesamt wieder aus dem System 10 entnommen werden. Zum Entnehmen des dreidimensionalen Objekts 32 wird die Behälterhülle 158 beispielsweise irreversibel zerstört. Nicht verfestigtes verfestig bares Material 16 kann dann durch geeignete Belichtung komplett ausgehärtet werden, so dass der Behälter 12 insbesondere in Form eines Einwegbehälters 102, wel- cher die Behälterhülle 158 umfasst, ausgebildet werden kann. Der Einwegbe- hälter 102 kann dann wie bereits oben beschrieben sicher und vor allem um weltgerecht entsorgt werden.
Der Behälter 12 mit der Behälterhülle 158 kann insbesondere in Form eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Behältern 12 ausgebildet sein. Ferner kann auch das Trägerelement 104 in Form eines der oben be- schriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Mithin lassen sich also be- liebige Kombinationen von Ausführungsbeispielen von Behältern 12 und Trä- gerelementen 104 miteinander kombinieren und mittels einer Behälterhülle 158 zu einer geschlossenen Kapsel 162 ausbilden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 umfasst der Behäl- ter 12 eine an der Behälterhülle 158 angeordnete oder ausgebildete Schnitt- stelleneinrichtung 164 zum Einbringen des verfestig baren Materials 16 durch die Behälterhülle 158 hindurch in den Behälterinnenraum 160 hinein.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 umfasst die Schnittstellen- einrichtung 164 eine Öffnung 166. Beispielsweise kann diese an einem An- schlussstutzen 168 ausgebildet sein, welcher hülsenförmig ausgebildet ist und ein Außengewinde 170 aufweist.
Zum Verschließen der Öffnung 166 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ein Verschlusselement 172 vorgesehen, welches einen mit einem Innengewinde 174 versehenen Schraubanschluss 176 aufweist, welches In- nengewinde 174 zum Außengewinde 170 korrespondierend ausgebildet ist.
Statt des Außengewindes 170, welches einen Gewindeabschnitt bildet, kann die Schnittstelleneinrichtung 164 auch in Form eines Bajonettanschlusses zum lösbaren Verbinden mit einer korrespondierenden Materialbehälterschnittstel- leneinrichtung 178 ausgebildet sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Materialbehälters 156 ist die Materialbe- hälterschnittstelleneinrichtung 178 in Form eines mit einem Innengewinde 180 versehen Ausfüllstutzen 182 versehen sein, wobei das Innengewinde 180 korrespondierend zum Außengewinde 170 der Schnittstelleneinrichtung 164 ausgebildet ist. Der Materialbehälter 156 kann so insbesondere an die Behäl- terhülle 158 angeschraubt werden. So lässt sich insbesondere eine fluiddichte, also flüssigkeitsdichte und/oder gasdichte, Verbindung zwischen dem Material- behälter 156 und der Behälterhülle 148 in einer Befüllstellung ausbilden, so dass das verfestigbare Material 16 einfach und sicher in den Materialaufnah- meraum 50 im Behälterinnenraum 160 eingebracht werden kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 umfasst die
Schnittstelleneinrichtung 164 eine Membran 184. Diese kann insbesondere mit einer Kanüle durchstechbar ausgebildet sein, um auf diese Weise das verfes- tigbare Material in den Behälterinnenraum 160 einbringen zu können.
Die Schnittstelleneinrichtung 164 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Be- hälters 12 vom Behälterboden 20 beabstandet angeordnet oder ausgebildet. Insbesondere ist sie bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 nicht an der Behälterwand 48 angeordnet oder ausgebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Schnittstel- leneinrichtung 164 in oder an der Behälterwand 48 angeordnet oder ausgebil- det.
Die Behälterhülle 158 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 aus einer Folie 186 ausgebildet.
Die Folie 186 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 elastisch und/oder flexibel ausgebildet. Die Behälterhülle 158 weist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen von Behältern 12 eine Dicke 188 in einem Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 1,5 mm auf. Insbesondere weist sie einen Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,6 mm auf.
Die Behälterhülle 158 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 aus einem Kunststoff ausgebildet.
Die Behälterhülle ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 einstü- ckig ausgebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- hülle 158 bis auf den Behälterboden 20, also mit Ausnahme des Behälterbo- dens 20, einstückig ausgebildet. Auf diese Weise kann dann der Behälter 12 wie oben bei verschiedenen Ausführungsbeispielen von Behältern 12 beschrie- ben derart ausgebildet sein, dass der Behälterboden 20 und die Behälterwand 48 aus einem jeweils anderen Material ausgebildet sind.
Die Behälterhülle 158 ist bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 derart ausgebildet, dass das Trägerelement 104 dem Behälterboden 20 ge- genüberliegend oder im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet oder aus- gebildet ist. Dementsprechend ist dann auch die Haltefläche 106 in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung auf den Behälterboden 20 hin weisend an- geordnet oder ausgebildet.
Die Behälterhülle 158 umfasst bei einem Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Trägervorrich- tungsüberzügen 112. Insbesondere ist der Trägervorrichtungsüberzug 112 in- tegraler Bestandteil der Behälterhülle 158. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 10 ist ein Materialbe- hälter 156 mit einer Sollbruchstelle 190 ausgestattet, die zum Öffnen des Ma- terialbehälters 156 irreversibel zerstört werden kann.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- hülle 158 zum Entnehmen des verfestigten dreidimensionalen Objekts nur durch Zerstören öffenbar. Eine solche Behälterhülle 158 kann insbesondere eine Behälterhüllensollbruchstelle 192 aufweisen, welche irreversibel zerstört werden kann, um die Behälterhülle 158 zum Entnehmen des dreidimensiona- len Objekts 32 zu Öffnen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- hülle 158 mit Ausnahme des Behälterbodens 20 für die zum Verfestigen des verfestigbaren Materials 16 eingesetzte Strahlung 30 undurchlässig oder im Wesentlichen undurchlässig ausgebildet. Insbesondere ist die Behälterhülle 158 für elektromagnetische Strahlung 30 in einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis etwa 1000 nm undurchlässig ausgebildet.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Behälters 12 ist die Behälter- hülle 158 mit Ausnahme des Behälterbodens 20 aus einem Behälterhüllenma- terial ausgebildet, welches einen Transmissionsgrad von maximal 10 % für die zum Verfestigen des verfestig baren Materials 16 eingesetzte Strahlung 30 aufweist. Insbesondere kann der Transmissionsgrad maximal 1 % betragen.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Systemen 10 sowie einzel- ner Komponenten desselben, also insbesondere die beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiele von Behältern 12 und Trägerelementen 104 sowie Trägervor- richtungsüberzügen 112, können, soweit sich dies nicht aufgrund einer kon- kreten Konstruktion unmittelbar ausschließt, beliebig miteinander kombiniert werden.
Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele von Systemen 10 beziehungsweise von Komponenten solcher Systeme 10 ermöglichen eine verbesserte Handha- bung dieser Systeme 10 und dessen Komponenten zum Herstellen dreidimen- sionaler Objekte 32. Insbesondere haben sie den Vorteil, dass ein Reinigungs- aufwand deutlich reduziert werden kann oder dass eine Reinigung der Sys- teme 10 beziehungsweise von Komponenten desselben die mehrfach einge- setzt werden, überhaupt nicht mehr erforderlich ist.
Insbesondere kann beim Einsatz eines Behälters 12 mit einer Behälterhülle 158 auch eine praktisch geruchsfreie Nutzung des Systems 10 ermöglicht werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das verfestigbare Mate- rial 16 sehr stark riecht oder gesundheitsschädliche Gase absondert.
Bezugszeichenliste
System
Behälter
Wanne
Material
Haltevorrichtung
Behälterboden
Pfeil
Auflager
Belichtungseinrichtung
Strahlungsquelle
Strahlung
dreidimensionales Objekt
Trägervorrichtung
Halteplatte
Unterseite
Haltefläche
Antriebseinrichtung
Steuerungseinrichtung
Computer
Behälterwand
Materialaufnahmeraum
Folie
Dicke
Trennelement
Antihaftschicht
Behälterwand rahmen
Folie
Dicke
Verbindungsschicht Klebeband
Querschnittsfläche
Flanschabschnitt
Ende
Behälterwandflanschabschnitt
Behälterwandflansch
Verbindungsvorrichtung
erstes Verbindungselement
zweites Verbindungselement
Klemmvorrichtung
erstes Klemmelement
zweites Klemmelement
Spannvorrichtung
Behälterbodenebene
erstes Spannelement
zweites Spannelement
Behälterwandhöhe
Einwegbehälter
Trägerelement
Haltefläche
Halteflächenebene
Stabilisierungsnut
Trägervorrichtungsüberzug
Trägervorrichtungsaufnahme
Überzieher
Tiefziehblister
Rand
Folie
Dicke
Rückhalteflansch
Rückhaltekante
Rückhalteabstand
erstes Trägerelementkopplungselement zweites Trägerelementkopplungselement
Kopplungsausnehmung
Kopplungsvorsprung
Trägerelementkopplungsvorrichtung
Klemmeinrichtung
Trägerelementebene
erstes Klemmglied
zweites Klemmglied
Haltevorsprung
Rückseite
Einwegträgerelement
Materialbehälter
Behälterhülle
Behälterinnenraum
Kapsel
Schnittstelleneinrichtung
Öffnung
Anschlussstutzen
Außengewinde
Verschlusselement
Innengewinde
Schraubanschluss
Material behälterschnittstelleneinrichtung
Innengewinde
Ausfüllstutzen
Membran
Folie
Dicke
Sollbruchstelle
Behälterhüllensoll bruchsteile

Claims

Patentansprüche
1. System (10) zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (32) durch Verfestigen, insbesondere schichtweise oder kontinuierlich, eines unter Einwirkung von Strahlung (30) verfestigbaren Materials (16), dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) mindestens ein Trägerelement (104) zum Halten des aus dem verfestigbaren Material (16) ausgebilde- ten dreidimensionalen Objekts (32) umfasst, dass das mindestens eine Trägerelement (104) ausgebildet ist zum lösbaren Koppeln mit einer Trägervorrichtung (34) des Systems (10) in einer Kopplungsstellung, dass das Trägerelement (104) eine Haltefläche (106) definiert, an wel- cher das dreidimensionale Objekt (32) gehalten ist und dass die Halteflä- che (106) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefläche (106), insbesondere in der Kopplungsstellung, eben oder im Wesentli- chen eben ausgebildet ist oder dass die Haltefläche (106) strukturiert, insbesondere eine Mehrzahl von Stabilisierungsnuten (110) umfassend, ausgebildet ist.
3. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das System (10) einen Trägervorrichtungsüberzug (112) für die Trägervorrichtung (34) umfasst und dass der Trägervorrichtungs- überzug (112) das Trägerelement (104) umfasst.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervor- richtungsüberzug (112) eine Trägervorrichtungsaufnahme (114) defi- niert, in die die Trägervorrichtung (34) oder ein Teil derselben mindes- tens teilweise formschlüssig oder im Wesentlichen formschlüssig einführ- bar ist.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trä- gervorrichtungsüberzug (112) in Form eines Überziehers (116) oder ei- nes Tiefziehblisters (118) ausgebildet ist, welche die Trägervorrichtungs- aufnahme (114) umfassen oder definieren.
6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervorrichtungsüberzug (112) aus einem Kunststoff ausge- bildet ist.
7. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) aus einem Kunststoff ausgebil- det ist.
8. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) einstückig ausgebildet ist.
9. System nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervorrichtungsüberzug (112) einstückig ausgebildet ist.
10. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) in Form einer Folie (122) oder aus einer Folie (122) ausgebildet ist.
11. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) elastisch und/oder flexibel aus- gebildet ist.
12. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) eine Dicke (124) in einem Be- reich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,8 mm aufweist, insbesondere in einem Bereich von etwa 0,15 mm bis etwa 0,5 mm.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (104) selbsttragend ausgebildet ist.
14. System nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägervorrichtungsüberzug (112) einen umlaufenden, radial ab- stehenden Rückhalteflansch (126) oder eine umlaufende, radial vor- springende Rückhaltekante (128) aufweist, welcher Rückhalteflansch (126) beziehungsweise welche Rückhaltekante (128) in der Kopplungs- Stellung quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung (22) verlaufen.
15. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das System (10) einen Behälter (12) zum Aufnehmen des verfestigbaren Materials (16) umfasst, in welchem Behälter (12) das verfestigbare Material (16) durch Einwirkung von Strahlung (30) zum Herstellen des dreidimensionalen Objekts (32) schichtweise oder konti- nuierlich verfestigt wird, wobei der Behälter (12) einen Behälterboden (20) und eine vom Behälterboden (20) abstehende, umlaufende Behäl- terwand (48) umfasst, wobei der Behälterboden und die Behälterwand (20) einen Materialaufnahmeraum (50) zum Aufnehmen des verfestig- baren Materials (16) begrenzen.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behäl- terboden (20) aus einem anderen Material ausgebildet ist als die Behäl- terwand (48).
17. System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (48) für die zum Verfestigen des verfestig baren Materials (16) eingesetzte Strahlung (30) strahlungsdurchlässig ausgebildet ist, insbesondere für elektromagnetische Strahlung (30) in einem Wellenlän- genbereich von etwa 200 nm bis etwa 1000 nm.
18. System nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (104) dem Behälterboden (20) gegenüberlie- gend oder im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet oder ausgebil- det ist.
19. System nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefläche (106) in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung auf den Behälterboden (20) hin weisend angeordnet oder ausgebildet ist.
20. System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (104) und der Behälterboden (20) relativ zuei- nander bewegbar angeordnet oder ausgebildet sind.
21. System nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand (48) eine Behälterwandhöhe (100) bezogen auf den Behälterboden (20) aufweist, dass der Rückhalteflansch (126) be- ziehungsweise die Rückhaltekante (128) einen Rückhalteabstand (130) von der Haltefläche (106) aufweisen und dass der Rückhalteabstand (130) mindestens etwa der Behälterwandhöhe (100) entspricht.
22. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) mindestens ein erstes Trä- gerelementkopplungselement (132) umfasst, welches in der Kopplungs- Stellung mit mindestens einem zweiten Trägerelementkopplungselement (134) einer Trägervorrichtung (34) kraft- und/oder formschlüssig in Ein- griff steht.
23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindes- tens eine erste Trägerelementkopplungselement (132) in Form eines Kopplungsvorsprungs oder in Form einer Kopplungsausnehmung (136) ausgebildet ist und dass das mindestens eine zweite Trägerelement- kopplungselement (134) korrespondierend zum mindestens einen ersten Trägerelementkopplungselement (132) in Form einer Kopplungsausneh- mung oder in Form eines Kopplungsvorsprungs (138) ausgebildet ist.
24. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das System (10) eine Trägervorrichtung (34) zum Halten des mindestens einen Trägerelements (104) in der Kopplungsstellung umfasst.
25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das mindes- tens eine Trägerelement (104) und die Trägervorrichtung (34) in der Kopplungsstellung klemmend und/oder rastend und/oder klebend mitei- nander gekoppelt sind.
26. System nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) eine Trägerelementkopplungsvorrichtung (140) umfasst zum kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssigen Koppeln des min- destens einen Trägerelements (104) und der Trägervorrichtung (34) in der Kopplungsstellung.
27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerele- mentkopplungsvorrichtung (140) das mindestens eine erste Trägerele- mentkopplungselement (132) und das mindestens eine zweite Trä- gerelementkopplungselement (134) umfasst, dass das mindestens eine erste Trägerelementkopplungselement (132) und das mindestens eine zweite Trägerelementkopplungselement (134) zusammenwirkend ange- ordnet und ausgebildet sind zum kraft- und/oder form- und/oder stoff- schlüssigen Koppeln des Trägerelements (104) und der Trägervorrich- tung (34) in der Kopplungsstellung.
28. System nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelementkopplungsvorrichtung (140) eine Klemmeinrichtung (142) umfasst zum klemmenden Fixieren des Trägerelements (104) an der Trägervorrichtung (34) in einer Trägerelementebene (144), wobei insbesondere die Trägerelementebene (144) quer, insbesondere senkrecht, zur Schwerkraftrichtung (22) verläuft.
29. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Trägervorrichtung (34) bewegbar ausgebildet ist zum Bewegen des Trägerelements (104) in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung (22) und entgegen der Schwerkraftrichtung (22).
30. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das System (10) eine mit der Trägervorrichtung (34) zu- sammenwirkende Antriebseinrichtung (42) umfasst zum Bewegen des Trägerelements (104) in der Kopplungsstellung.
31. System nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- einrichtung (42) ausgebildet ist zum Bewegen des Trägerelements (104) in der Kopplungsstellung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung (22) in Richtung auf den Behälterboden (20) hin und vom Behälterboden (20) weg.
32. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Belichtungseinrichtung (26) zum Belichten, insbesondere schichtweise oder kontinuierlich, des verfestigbaren Materials (16) durch Beaufschlagen mit Strahlung (30), insbesondere elektromagnetischer Strahlung (30).
33. System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Belich- tungseinrichtung (26) eine Strahlungsquelle (28) umfasst.
34. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Trägerelement (104) in Form eines Einwegträgerele- ments (154) ausgebildet ist.
PCT/EP2019/070960 2018-08-06 2019-08-05 System zum herstellen eines dreidimensionalen objekts WO2020030564A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150375458A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-31 XYZ Printing, Inc. Forming device and a three-dimensional printing machine having the same
WO2017079774A2 (de) * 2015-11-12 2017-05-18 Klaus Stadlmann Stereolithographie-vorrichtung mit kartuscheneinrichtung
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