WO2020120155A1 - Werkzeug und verfahren zur additiven fertigung von bauteilen - Google Patents

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WO2020120155A1
WO2020120155A1 PCT/EP2019/082933 EP2019082933W WO2020120155A1 WO 2020120155 A1 WO2020120155 A1 WO 2020120155A1 EP 2019082933 W EP2019082933 W EP 2019082933W WO 2020120155 A1 WO2020120155 A1 WO 2020120155A1
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screw conveyor
screw
tool
housing
conveyor
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PCT/EP2019/082933
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Sebastian Kallenberg
Manfred OCHSENKÜHN
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a tool and a method for ad ditive manufacturing of components.
  • the respective additive manufacturing process is, for example, a so-called material extrusion process which uses at least or exactly one so-called filament to additively produce a component from the filament.
  • a material extrusion process is, for example, a filament 3D printing, which is also referred to as FDM (Fused Deposition Modeling) or FFF (Fused Filament Fabrication).
  • the filament is a fiber or thread denelement, that is, a fiber or thread-like structure.
  • the filament can be a single thread or a single fiber.
  • the filament is first produced in a manufacturing process and then leads to a device, in particular in the form of an extruder, which is in the particular, completely, manufactured state of the filament.
  • the filament fed to the extruder in the completely produced state of the filament is processed by means of the extruder, in particular as part of an extrusion process which is carried out by means of the extruder.
  • the filaments have to be made from commercially available plastic granules or those specially developed for the extrusion process. This alone leads to high costs of the respective filament and to a limitation of the choice of material.
  • Injection molded components are now manufactured additively and are to be replaced by additively manufactured components.
  • a wide selection of materials, as is known from injection molding, is a great advantage.
  • the object of the present invention is therefore to create a tool and a method so that components can be manufactured additively in a particularly cost-effective manner.
  • a first aspect of the invention relates to a tool for additive manufacturing, that is to say for the additive manufacturing of components.
  • the tool according to the invention is used to additively produce at least one component.
  • at least one additive manufacturing process is carried out by means of the tool according to the invention in order to additively produce at least one component by means of the additive process and thus with the aid of the tool.
  • the tool has a housing which has or delimits a receiving space. At least one material can be introduced into the receiving space via at least one feed opening of the housing. This means that the housing has at least one feed opening through which the material can be guided and thus brought into or introduced into the receiving space.
  • the tool also comprises a first screw conveyor arranged in the receiving space and rotatable about a first axis of rotation relative to the housing, by means of which the material, in particular in the granular state of the material and thus as granular material, in the axial direction of the first screw conveyor can be promoted.
  • the first screw conveyor is thus an axial screw conveyor, which is also referred to as an axial conveyor screw.
  • the material in particular in the granular state and thus as granular material, can be conveyed and thus moved in the axial direction of the first screw conveyor, in particular relative to the housing.
  • the tool also includes a second screw conveyor, which is arranged in the receiving space and thus in the housing and can be rotated relative to the housing about a second axis of rotation, by means of which the material, in particular in the at least partially melted state of the material, in the radial direction of the second screw conveyor can be conveyed to at least one outlet opening of the housing and through the outlet opening.
  • a second screw conveyor which is arranged in the receiving space and thus in the housing and can be rotated relative to the housing about a second axis of rotation, by means of which the material, in particular in the at least partially melted state of the material, in the radial direction of the second screw conveyor can be conveyed to at least one outlet opening of the housing and through the outlet opening.
  • the second conveyor screw is a radial screw, which is also referred to as a radial screw or radial screw conveyor or radial screw conveyor.
  • the material in particular in at least partially, in particular at least partially or completely, in a molten state, can be brought out of the tool and applied to a platform also referred to as a construction platform via the outlet opening.
  • the tool according to the invention enables an extrusion process to be carried out, within the scope of which the tool according to the invention acts or can function as an extruder.
  • the material can be extruded and thereby brought up onto the platform, in particular via the outlet opening. It is thus possible to be able to avoid using the tool according to the invention to produce a filament separately and in advance of the extrusion process.
  • the material formed, for example, from at least one or precisely one plastic, in particular as granular matter can be introduced into the housing or into the receiving space via the feed opening and then processed using the tool according to the invention and especially extruded.
  • a time-consuming and costly manufacturing process for producing filaments can be avoided, so that the respective component can be produced in a time-saving and cost-effective manner, in particular by 3D printing, using the tool according to the invention.
  • a further finding on which the invention is based is that tools which only have an axial screw conveyor, but no radial screw conveyor, can require a large amount of installation space and can be heavy. This can lead to problems in an overall system for additive manufacturing. In terms of space, it often makes more sense to move the tool or extruder relative to the platform, while the platform remains stationary in order to manufacture the component. However, if, on the other hand, the platform is moved relative to the tool, for example, while the tool remains stationary in order to thereby manufacture the respective component, at least as much space must always be taken into account as in a method in which the tool is moved relative to the platform while the platform is stationary, thereby producing the component.
  • the tool according to the invention has a combination of the first screw conveyor and thus from the axial screw conveyor and the second screw conveyor and thus from the radial screw conveyor, the space requirement and the weight of the tool according to the invention can be kept in a particularly low ring frame. As a result, the tool can be used to produce the respective component relative to the platform can be moved in a simple manner while, for example, the platform remains or is stationary.
  • the axes of rotation coincide.
  • the space requirement and the weight can be kept in a particularly small frame, and the respective component can be produced in a time and cost-effective manner using the tool according to the invention.
  • the screw conveyors rotate, for example when the tool is operated at the same speed, relative to the housing.
  • the conveyor screws can be driven by means of a single drive which is common to the screw conveyors and can thus be rotated relative to the housing, so that the space requirement and the weight of the tool can be kept in a particularly small frame.
  • Another embodiment is characterized in that the screw conveyors are formed in one piece with one another. As a result, the number of parts and thus the weight and costs can be kept particularly low.
  • the second screw conveyor follows the first screw conveyor in the axial direction of the first screw conveyor.
  • the second screw conveyor is arranged in the conveying or moving direction of the material moving through the tool or conveyed by the tool after or already from the first screw conveyor.
  • the material in particular in the granular state and thus as a granular material, is initially conveyed, for example, by means of the first screw conveyor, whereupon the material is conveyed, in particular in the at least partially melted state, by means of the second screw conveyor.
  • the second screw conveyor is designed to convey the material from the outside inwards in the radial direction of the second screw conveyor.
  • the material can be compressed particularly advantageously by means of the second screw conveyor and / or by means of the second screw conveyor a particularly advantageous pressure of the material can be brought about in a particularly advantageous manner, as a result of which, for example, the material is discharged or removed from the tool in a particularly precise and targeted manner and in the Sequence applied to the platform, in particular printed, can be.
  • the tool has a heating device, by means of which at least a portion of the receiving space can be heated, as a result of which the material can be heated in the portion and thereby at least partially, in particular at least predominantly or completely, can be melted or melted.
  • the heating device is designed to at least partially melt the material, for example initially solid and thus initially in a solid state, which, for example, is initially formed as granular material, on its way through the first screw conveyor.
  • the respective component can be carried out particularly quickly and cost-effectively.
  • the material in the solid state in particular as granular matter, is fed to the first screw conveyor and at least partially melted on its way through the first screw conveyor, so that the material leaves the first screw conveyor in the at least partially melted state, that is, from the first screw conveyor exits and enters the second screw conveyor.
  • the material is at least partially melted in the radial direction of the second screw conveyor, in particular from the outside inwards, promoted and thereby promoted to the outlet opening and conveyed through the outlet opening.
  • the material in an at least partially molten state is brought out of the tool via the outlet opening and applied to the platform, so that, for example, the material flows through the outlet opening in at least partially molten state or is conveyed through the outlet opening.
  • melt is formed. This melt emerges from the first screw conveyor and enters the second screw conveyor and is conveyed to the outlet opening and through the outlet opening by means of the second screw conveyor. The melt is then applied to the platform via the outlet opening in order to additively manufacture the respective component from the melt and thus from the material.
  • the melt After the melt has been applied to the platform, the melt can solidify or harden, as a result of which the component is produced, in particular dimensionally stable or inherently rigid.
  • Layers of the melt arranged one above the other or on top of one another, so that the component is built up or produced from the layers.
  • the component is thus manufactured, for example, layer by layer.
  • the second screw conveyor has at least one screw flight for conveying the material, the screw flight of the second screw conveyor facing the wall area of the housing in the axial direction of the second screw conveyor.
  • the heating device has at least one heating element, which is located on a side facing away from the worm gear of the second screw conveyor in the axial direction of the second screw conveyor of the wall area is arranged, the wall area and, via the wall area, the screw flight of the second screw conveyor being heatable by means of the heating element.
  • the component can be manufactured particularly inexpensively and cost-effectively.
  • the first screw conveyor has at least one screw flight for conveying the material, the screw flight of the first screw conveyor facing the wall of the housing in the radial direction of the first screw conveyor.
  • the heating device has at least one heating element, which is arranged on a side of the wall facing away from the screw flight of the first screw conveyor in the radial direction of the first screw conveyor. The wall and, via the wall, the screw flight of the first screw conveyor can be heated by means of the heating element.
  • the material can be heated or melted on its way through the first conveyor screw and subsequently at least partially, in particular at least predominantly or completely, melted or melted, so that from the initially solid material on its way through the first screw conveyor, in particular by the worm gear of the first screw conveyor, the melt described above can be produced.
  • the installation space requirement of the tool can be kept particularly low, and the respective component can be produced in a time-saving and cost-effective manner.
  • the tool has a cooling device.
  • a second partial region of the receiving space in particular actively, which precedes the partial region in the axial direction of the first screw conveyor, is actively cooled, as a result of which the material can be cooled in the second partial region.
  • an undesired clumping of the material in the second partial area can be avoided.
  • the material is fed as granular material to the first screw conveyor and is conveyed by means of the first screw conveyor, in particular before the material is melted.
  • the cooling device has cooling fins.
  • the cooling fins are arranged on an outside of the housing facing away from the receiving space in the radial direction of the first conveyor screw.
  • At least one screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor has a variable cross-section, in particular a cross-section that tapers richly at least in a part of the cross-section, the cross-section being penetrable or flowable through by the material .
  • At least one mixing element for mixing the material is arranged in at least one screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor.
  • a second aspect of the invention relates to a method for additive manufacturing, that is to say for the additive manufacturing of at least one component using a tool, in particular using a tool according to the invention.
  • the tool according to the invention according to the first aspect of the invention is preferably used in the method in order to additively produce the respective component by means of the tool according to the invention.
  • the tool has a housing which has or delimits a receiving space.
  • at least one material can be or is introduced into the receiving space via at least one feed opening of the housing.
  • the material is conveyed as granular matter and thus in a solid state, that is to say in a solid aggregate state, by means of a first screw conveyor arranged in the receiving space and rotatable about a first axis of rotation relative to the housing in the axial direction of the first screw conveyor by the first screw conveyor is rotated about the first axis of rotation relative to the housing.
  • the material is heated in the receiving space by means of a heating device of the tool and thereby at least partially melted, with a melt being formed from the material, for example, by melting the material.
  • the material is at least partially melted on its way through the first screw conveyor by means of the heating device.
  • a first part of the material is in the form of granular material and thus in a solid aggregate state in a first part of the first screw conveyor
  • a second part of the material is, for example, in at least partially molten state and thus in for example as Melt in a second part of the first screw conveyor, the second part of the first screw conveyor, for example, being in the axial direction of the first conveyor screw. Screw or in the conveying direction of the material to the first part of the screw conveyor.
  • the material is supplied in the solid state and thus preferably as granular material to the first screw conveyor, in particular to the first part of the screw conveyor.
  • the material is then removed in the at least partially melted state of the first screw conveyor, in particular the second part of the first screw conveyor, so that, for example, the material in at least partially, in particular in at least predominantly or completely, molten state is removed from or from the first screw conveyor becomes.
  • the at least partially melted material is conveyed by means of a second screw conveyor arranged in the receiving space and rotatable relative to the housing about a second axis of rotation in the radial direction of the second screw conveyor to at least one outlet opening of the housing and through the outlet opening by the second Screw conveyor is rotated about the second axis of rotation relative to the housing.
  • the material enters the second screw conveyor in an at least partially molten state, and the material leaves the second conveyor screw in at least partially, in particular in at least predominantly or completely, molten state, for example, so that the material, for example, in at least partially, in particular flows through the outlet opening in at least predominantly or completely molten state.
  • the material is completely melted, that is to say in the completely melted and thus, for example, liquid or pasty state, it emerges from the second screw conveyor and / or in particular from the outlet opening.
  • a melt is formed from the material by the at least partial melting of the material, at least the melt in the radial direction by means of the second screw conveyor second screw conveyor, in particular special from the outside inwards, is conveyed to the outlet opening and through the outlet opening, as a result of which the melt is removed from the tool and applied to the platform for additive manufacturing of the component.
  • the drawing shows a schematic sectional view of a tool according to the invention for additively manufacturing components.
  • the single figure shows a schematic sectional view of a tool 10 for additive manufacturing of components.
  • the tool 10 is used in a method for additive manufacturing at least one of the components, so that the respective component is manufactured additively by means of the tool 10, that is to say is manufactured additively.
  • the tool 10 comprises a housing designated as a whole with 12, which has or delimits at least or exactly one receiving space 14 of the tool 10.
  • the housing 12 can have a plurality of housing parts 16, 18 and 20 which are formed separately and are connected to one another.
  • the housing part 16 is also referred to as the cover of the housing 12 and has at least one or exactly one feed opening 22.
  • a material 24, from which the respective component is to be or is produced, can be introduced into the receiving space 14 via the feed opening 22.
  • the material 24 is introduced into the receiving space 14, for example via the feed opening 22, by passing the material 24 from an environment 27 of the tool 10 through the feed opening 22 and thereby into the receiving space 14 introduced, in particular a led or initiated. It is provided that the material 24 is brought into the receiving space 14 in a granular form and thus as granular matter via the feed opening 22, in particular introduced or filled in.
  • the material 24 is introduced into the receiving space 14 in the solid state, that is to say in the solid aggregate state, via the feed opening 22.
  • the material 24 is made of exactly or at least one plastic, so that the material 24 is also referred to as a plastic material or simply as a material.
  • the plastic material in the form of granules and thus as granular matter passes through the feed opening 22 of the cover formed as a through opening into the receiving space 14 and thus into the housing 12.
  • the tool 10 also has at least or exactly one first screw conveyor 28 which is arranged in the housing 12 or in the receiving space 14 and which can be rotated relative to the housing 12 about an axis of rotation 26 and which is designed as an axial screw, also referred to as an axial screw, an axial screw or an axial screw is.
  • the material 24 is conveyed in the axial direction of the first screw conveyor 28 by the first screw conveyor 28 is rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 12 ge.
  • a drive not shown, is provided, by means of which the conveyor screw 28 is driven and thereby rotated relative to the housing 12 about the axis of rotation 26.
  • the drive is designed for example as an electric drive and can be arranged outside the housing 12.
  • the tool 10 further includes a in the receiving space 14 and thus in the housing 12 and about a second axis of rotation 32 relative to the housing 12 rotatable second screw conveyor 34, which is formed as an axial screw.
  • the axial screw is also referred to as an axial screw, an axial screw conveyor or an axial screw conveyor.
  • the second screw conveyor 34 By means of the second screw conveyor 34, the material 24 is conveyed in the radial direction of the screw conveyor 34 from the outside to the inside by rotating the screw conveyor 34 about the axis of rotation 32 relative to the housing 12.
  • the screw conveyor 34 is driven by the drive and thereby rotates ge about the axis of rotation 32 relative to the housing 12.
  • the conveyor screw 34 is driven by the drive via the screw conveyor 28.
  • the material 24 is conveyed by means of the screw conveyor 34 in the radial direction of the screw conveyor 34 from the outside inwards and is thereby conveyed to at least or exactly one, in particular as a through opening, from the opening 36 in the housing 12 and is conveyed through the opening 36.
  • the material 24 is brought out of the tool 10 and applied to a platform 38, also referred to as a construction platform.
  • a platform 38 also referred to as a construction platform.
  • the screw conveyors 28 and 34 are designed as separate components that are at least non-rotatably connected to one another, or the screw conveyors 28 and 34 are formed in one piece with one another.
  • the second screw conveyor 34 is arranged in the axial direction of the first screw conveyor 28 after the screw conveyor 28, so that the screw conveyor 34 follows the screw conveyor 28.
  • the conveying screw 34 is arranged downstream of the conveying screw 28, that is to say after the conveying screw 28, so that the material 24 is first conveyed by means of the screw conveyor 28 and then by means of the screw conveyor 34.
  • the material 24 is first conveyed in the direction of the screw conveyor 34 by means of the screw conveyor 28.
  • the material 24 is then conveyed from the outside to the inside by means of the screw conveyor 34 in the radial direction of the screw conveyor 34.
  • the tool 10 furthermore comprises a heating device 40, which is shown particularly schematically in the figure.
  • a heating device 40 By means of the heating device 40, a first partial area 42 of the receiving space 14, also referred to as a heating zone or heating area, can be heated, as a result of which the material 24 is heated in the first partial area 42 and thereby being at least partially, in particular at least predominantly or completely, melted.
  • the material 24 is heated on its way through the screw conveyor 28 by means of the heating device 40 and thereby at least partially melted or melted. This means in particular that the material 24 is fed to the screw conveyor 28 as a granular material and thus in a solid aggregate state.
  • the material 24 Since the material 24 is heated on its way through the screw conveyor 28 by means of the heating device 40 and is thereby at least partially melted, the material 24 leaves the screw conveyor 28 in at least partially, in particular in at least predominantly or completely, molten state and becomes in at least partially melted state of the screw conveyor 34 or introduced into the screw conveyor 34.
  • the screw conveyor 34 By means of the screw conveyor 34, the material 24 is conveyed from the outside inwards in the radial direction of the screw conveyor 34 in the at least partially molten state and is thereby conveyed to the outlet opening 36 and conveyed through the outlet opening 36. Since the material 24 heats up on its way through the screw conveyor 28 and is thereby at least partially melted, at least part of the material 24 is produced from a melt designated 44 in the figure.
  • the material 24 is supplied as granular matter and thus in a solid state of aggregate to the screw conveyor 28 or introduced into the screw conveyor 28, and the melt 44 is discharged from the screw conveyor 28 or discharged from the screw conveyor 28 and fed to the screw conveyor 34.
  • the melt 44 is conveyed in the radial direction of the screw conveyor 34 from the outside to the inside, whereby the melt 44 is conveyed to the outlet opening 36 and is conveyed through the outlet opening.
  • the melt 44 can be discharged from the tool 10 via the outlet opening 36 and applied to the platform 38. From the melt 44, for example, several layers are produced on the platform 38, which are arranged on the platform 38 one above the other or one on top of the other. In this way, for example, the component is built up from the layers and thus manufactured additively.
  • the second screw conveyor 34 has a first screw flight 46, by means of which the material 24 is at least partially as molten state in the radial direction of the screw conveyor 34 is conveyed from the outside inwards.
  • the material 24 is thus, in particular in at least partially ge molten state, moved through the worm gear 46 be.
  • the worm gear 46 is in the axial direction of the För derschnecke 34 a wall also referred to as a wall area 48 of the housing 12, in particular the housing part 20, facing.
  • the wall area 48 forms a bottom of the housing 12, the receiving space 14 being limited, for example, in the axial direction of the screw conveyors 28 and 34, in particular in the vertical direction downwards.
  • the wall area 48 is also referred to as the first wall area or first wall.
  • the heating device 40 has a first heating element 50, which is also referred to as the first heating element.
  • the wall area 48 is arranged in the axial direction of the För derschnecke 34 between the heating element 50 and the worm gear 46.
  • arrows 51 illustrate heat or thermal energy that can be provided by the heating element 50, which is designed in particular as an electrical heating element.
  • the screw conveyor 28 has at least or exactly a two-th worm gear 52, by means of which the material 24, in particular in the axial direction of the screw conveyor 28, ge can be promoted or promoted. Thus, the material 24 is moved through the worm gear 52 or conveyed through.
  • the screw flight 52 helical ig is formed and extends helically around a in the radial direction of the screw conveyor 28 outwardly facing man surface of the screw conveyor 28, the worm gear 46 is, for example, screw-shaped and it extends helically on an axial end face of the screw conveyor 34 and thus in one plane , which runs perpendicular to the axial direction of the screw conveyor 28 or the screw conveyor 34.
  • the screw conveyor 28 is an axial screw conveyor, while the screw conveyor 34 is a radial screw conveyor.
  • the screw flight 52 is in the radial direction of the screw conveyor 28 towards the outside of a wall 54 of the housing 12, in particular the housing part 20, the wall 54 also being referred to as the second wall or second wall region of the housing 12.
  • the heating device 40 has a second heating element 56, which is also referred to as a second heating element.
  • the heating element 50 is referred to as the first heating element.
  • the heating element 50 and / or 56 is formed in example as an electrical heating element or as an electrically operable heating element, by means of which chem or heat energy can be provided using electrical energy. Arrows in the figure show arrows 58 heat or thermal energy that can be provided by the heating element 56 or is provided.
  • the wall 54 is arranged in the radial direction of the screw conveyor 28 between the heating element 56 and the screw flight 52, so that the wall 54 and the wall 54 of the screw flight 52 of the screw conveyor 28 can be heated or heated by means of the heating element 56.
  • the material 24 is heated in the partial area 42 and on its way through the screw flight 52 by means of the heating element 56 and thus at least partially melted.
  • the screw conveyor 34 has at least or exactly one inlet opening 60, for example a passage opening.
  • the material 24 can be fed to the screw conveyor 34 via the inlet opening 60 and in particular be fed into the screw flight 46, so that the material 24, in particular in at least partially molten state, is removed from the screw conveyor 28 and introduced into the inlet opening 60 and via the inlet opening 60 is supplied to the screw conveyor 34 or is introduced or introduced into the screw conveyor 34, in particular the screw flight 46.
  • the screw conveyor 34 By means of the screw conveyor 34, the material 24 is conveyed inwards from the inlet opening 60 in the radial direction of the screw conveyor 34 and thereby to the outlet opening 36 and conveyed through the outlet opening 36.
  • the tool 10 comprises a cooling device 62 a second partial region 64 of the receiving space 14, also referred to as the cooling zone or cooling region, is cooled, the second partial region 64 preceding the partial region 64 in the axial direction of the screw conveyor 28.
  • the partial area 42 adjoins the partial area 64 in the axial direction of the screw conveyor 28.
  • the material 24 located in the partial area 64 can be cooled by cooling the partial area 64.
  • the cooling device 62 has cooling fins 66, which are arranged on an outside 68 of the housing 12, in particular the housing part 18, facing away from the receiving space 14 in the radial direction of the first screw conveyor 28 .
  • the housing parts 18 and 20 are thermally insulated from one another, in particular by means of at least one insulation element, which can be arranged, for example, in the axial direction of the screw conveyor 28 between the housing 18 and 20.
  • the housing parts 18 and 20 are supported der in the axial direction of the För derschnecke 28 via the insulation element.
  • Extruder trained and in the course of producing the construction part acting as an extruder tool 10 acts or is trained.
  • the material 24 is the
  • the material 24 passes through the cooling zone, which has the task of avoiding clumping of the material 24, which is also referred to as material, and thus clogging of a feed zone 70, which is also referred to as the material feed or feed area.
  • the material 24, in particular by means of the screw conveyor 28, is screwed into the conveyor screw 28 and conveys to the screw conveyor 34.
  • the material 24 enters the heating zone and is drawn into the axial screw and further conveyed by the fact that the screw conveyor 28 is rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 12 and is conveyed further. Material 24 is heated in the heating zone.
  • the heating element 56 which is designed as a heating tape, for example, provides heat which is introduced or penetrates into the heating zone via the wall 54, for example as an outer wall, and thereby heats the material 24 in the heating zone.
  • the material 24 is at least partially or at least predominantly or completely melted dig in a lower region of the axial screw.
  • the material 24 meets the radial screw, which conveys the material 24 from the outside inwards in the radial direction of the radial screw conveyor.
  • the inlet opening designed as a passage is located on the outer edge of the radial screw. tion 60, through which the material 24 reaches a wall 48 facing the underside of the radial worm and thus also reaches the at least one worm gear 46 of the radial worm.
  • the radial worm is preferably connected to the axial worm in a rotationally fixed manner, the radial worm rotates with the axial worm, as a result of which the radial worm conveys the material 24 in the radial direction of the radial worm from the outside inwards to the outlet opening 36.
  • From the opening 36 is, for example, at least partially formed by a nozzle 72 of the tool 10.
  • the material 24 is removed from the tool 10 via the nozzle and applied, in particular sprayed, onto the platform 38.
  • the component is manufactured by 3D printing, for example.
  • the heating element 50 is optional and enables additional thermal energy to be introduced via the wall area 48 into the receiving space 14 and thereby into the worm gear 46.
  • the heating element 50 in particular by means of the heat provided by the heating element 50, the material 24 can be brought to a desired processing temperature on its way through the worm gear 46.
  • An advantageous compression or compression of the material 24 is generated by means of the radial screw and in particular below the radial screw in that the material 24 by means of the radial screw in the radial direction of the radial screw is conveyed from the outside to the inside. This is based on the principle that a point, which is located far outside on a disk, which rotates about its own axis, moves faster than a point lying further inside.
  • a greater force acts on the first part of the material 24 in an outer region of the worm thread 46 than on an area of the worm thread 46 located further inward in the radial direction of the radial worm located second part of the material 24, so that the first part of the material 24 presses strongly or more strongly on the second part of the material 24, in particular in the radial direction of the radial screw from the outside inwards.
  • This causes an advantageous pressure of the material 24, even if the worm gear 46 has a constant cross section, in particular through which the material 24 can flow.
  • the screw conveyor 28 and / or the screw conveyor 34 have a plurality of screw flights, to which the previous and following explanations of the respective screw flights 52 and 46 can be transferred and vice versa.
  • the at least partially melted material is extruded and applied to the platform 38 via the opening 36 formed, for example, as a bore, to thereby additively manufacture the component.
  • the tool 10 has the great advantage that, compared to conventional methods, in which a respective tool is supplied with a filament that has already been produced, a much cheaper material form in the form of the granular material 24 can be processed. Furthermore, the range of plastic granules is considerably more diverse than that of filaments. This leads to a larger number of applications, which then also result in lower material costs.
  • the material screw 24 is better mixed, plasticized and homogenized by the screw conveyor 28 than in the case of material extrusion processes with filaments, whereby in conventional material extrusion processes an extrusion pressure is only applied via the filament itself.
  • the tool 10 has the advantage that the tool 10 can be kept particularly compact. This is because the axial screw is only used for the intake and the radial screw builds up pressure and plasticizes.
  • the additive manufacturing of the component since this saves space and weight, it is possible for the additive manufacturing of the component to move the tool 10 formed or functioning as an extruder relative to the platform 38, in particular while the platform 38 is or remains stationary. As a result, an overall system can be made compact. Both in the axial screw and in the radial screw, the passage width, passage depth, mixing elements and / or mobilization elements, the quality of the melt 44, in particular the compression and homogenization, can be optimally set by selecting suitable geometries and enable additional applications.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (10) zur additiven Fertigung von Bauteilen, mit einem Gehäuse (12), welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäuses (12) zumindest ein Werkstoff (24) einbringbar ist, mit einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) zum Fördern des Werkstoffes (24) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28), und mit einer in dem Aufnahmeraum (24) angeordneten und um eine zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Förderschnecke (34), mittels welcher der Werkstoff (24) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöffnung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch zu fördern ist, über welche zur additiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausbringbar und auf eine Plattform (38) aufbringbar ist.

Description

Beschreibung
Werkzeug und Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zur ad ditiven Fertigung von Bauteilen.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind additive Ferti gungsverfahren zur additiven Fertigung beziehungsweise zum additiven Herstellen von Bauteilen bereits hinlänglich be kannt. Das jeweilige additive Fertigungsverfahren ist bei spielsweise ein sogenanntes Materialextrusionsverfahren, wel ches wenigstens oder genau ein sogenanntes Filament nutzt, um aus dem Filament ein Bauteil additiv herzustellen. Bei einem solchen Materialextrusionsverfahren handelt es sich bei spielsweise um einen Filament-3D-Druck, welcher auch als FDM (Fused Deposition Modelling) oder FFF (Fused Filament Fabri- cation) bezeichnet wird. Das Filament ist ein Faser- oder Fa denelement, das heißt ein faser- oder fadenartiges Gebilde. Insbesondere kann das Filament ein Einzelfaden oder eine Ein zelfaser sein. Üblicherweise wird das Filament in einem Her stellungsverfahren zunächst hergestellt und dann in, insbe sondere vollständig, hergestelltem Zustand des Filaments ei ner insbesondere als Extruder ausgebildeten Vorrichtung zuge führt .
Mittels des Extruders wird das dem Extruder in vollständig hergestelltem Zustand des Filaments zugeführte Filament bear beitet, insbesondere im Rahmen eines Extrusionsprozesses, welcher mittels des Extruders durchgeführt wird. Somit müssen herkömmlicherweise die Filamente vor ihrer Nutzung aus kom merziell erhältlichen oder speziell für den Extrusionsprozess entwickelten Kunststoffgranulaten hergestellt werden. Allein dies führt zu hohen Kosten des jeweiligen Filaments und zu einer Limitierung der Materialauswahl. Gerade dann, wenn be sondere Eigenschaften gewünscht sind oder wenn zum Beispiel vorher konventionell gefertigte Bauteile beispielsweise durch Spritzguss hergestellte Bauteile nun additiv gefertigt und durch additiv gefertigte Bauteile ersetzt werden sollen, ist eine breite Materialauswahl, wie sie vom Spritzguss her be kannt ist, von großem Vorteil.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug und ein Verfahren zu schaffen, sodass Bauteile auf besonders kostengünstige Weise additiv gefertigt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfin dung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeug zur ad ditiven Fertigung, das heißt zum additiven Herstellen von Bauteilen. Somit wird das erfindungsgemäße Werkzeug verwen det, um wenigstens ein Bauteil additiv herzustellen. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels des erfindungsge mäßen Werkzeugs wenigstens ein additives Fertigungsverfahren durchgeführt, um mittels des additiven Verfahrens und somit mithilfe des Werkzeugs wenigstens ein Bauteil additiv herzu stellen .
Das Werkzeug weist ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahme raum aufweist beziehungsweise begrenzt. In den Aufnahmeraum ist über wenigstens eine Zuführöffnung des Gehäuses zumindest ein Werkstoff einbringbar. Dies bedeutet, dass das Gehäuse die wenigstens eine Zuführöffnung aufweist, durch welche der Werkstoff hindurch geführt und somit in den Aufnahmeraum ein gebracht beziehungsweise eingeleitet werden kann. Das Werk zeug umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahmeraum angeord nete und um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse dreh bare erste Förderschnecke, mittels welcher der Werkstoff, insbesondere in granulärem Zustand des Werkstoffs und somit als granuläre Materie, in axialer Richtung der ersten Förder schnecke gefördert werden kann. Die erste Förderschnecke ist somit eine Axialförderschnecke, welche auch als axiale För derschnecke bezeichnet wird. Durch Drehen der ersten Förder schnecke um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse kann der Werkstoff, insbesondere in granulärem Zustand und somit als granuläre Materie, in axialer Richtung der ersten Förder schnecke, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, gefördert und somit bewegt werden.
Das Werkzeug umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahmeraum und somit in dem Gehäuse angeordnete und um eine zweite Dreh achse relativ zu dem Gehäuse drehbare zweite Förderschnecke, mittels welcher der Werkstoff, insbesondere in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand des Werkstoffs, in radia ler Richtung der zweiten Förderschnecke zu wenigstens einer Austrittsöffnung des Gehäuses hin und durch die Austrittsöff nung hindurch gefördert werden kann. Dies bedeutet beispiels weise, dass das Gehäuse die wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, wobei der Werkstoff mittels der zweiten Förder schnecke zu der Austrittsöffnung hin und durch die Austritts öffnung hindurch gefördert werden kann. Die zweite Förder schnecke ist eine Radialschnecke, welche auch als radiale Schnecke oder radiale Förderschnecke oder Radialförderschne cke bezeichnet wird. Über die Austrittsöffnung ist zur addi tiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff, insbe sondere in zumindest teilweise, insbesondere zumindest über wiegend oder vollständig, aufgeschmolzenem Zustand, aus dem Werkzeug ausbringbar und auf eine auch als Bauplattform be- zeichnete Plattform aufbringbar. Das erfindungsgemäße Werk zeug ermöglicht die Durchführung eines Extrusionsprozesses, in dessen Rahmen das erfindungsgemäße Werkzeug als ein Extru der fungiert beziehungsweise fungieren kann. Mittels des Extruders kann der Werkstoff extrudiert und hierdurch, insbe sondere über die Austrittsöffnung, auf die Plattform aufge bracht werden. Somit ist es möglich, mithilfe des erfindungs gemäßen Werkzeugs eine separate und dem Extrusionsprozess zeitlich vorweggehende Herstellung eines Filaments vermeiden zu können. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich und nicht vorgesehen, zunächst ein Filament herzustellen und an- schließend das Filament in seinem vollständig hergestellten Zustand dem erfindungsgemäßen Werkzeug zuzuführen, sondern der beispielsweise aus wenigstens oder genau einem Kunststoff gebildete Werkstoff kann, insbesondere als granuläre Materie, über die Zuführöffnung in das Gehäuse beziehungsweise in den Aufnahmeraum eingebracht und daran anschließend mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs verarbeitet und insbesondere extrudiert werden. Dadurch kann ein zeit- und kostenaufwendi ger Herstellungsprozess zum Herstellen von Filamenten vermie den werden, sodass das jeweilige Bauteil mittels des erfin dungsgemäßen Werkzeugs zeit- und kostengünstig, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt werden kann.
Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass Werkzeuge, die lediglich eine axiale Förderschnecke, je doch keine radiale Förderschnecke, aufweisen, einen hohen Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht aufweisen können. Dies kann zu Problemen in einer Gesamtanlage zur additiven Ferti gung führen. Oftmals ist es platztechnisch weitaus sinnvol ler, das Werkzeug beziehungsweise den Extruder relativ zu der Plattform zu bewegen, während die Plattform ortsfest ver bleibt, um das Bauteil herzustellen. Wird jedoch demgegenüber beispielsweise die Plattform relativ zu dem Werkzeug bewegt, während das Werkzeug ortsfest verbleibt, um dadurch das je weilige Bauteil herzustellen, so muss immer mindestens so viel Platz eingerechnet werden wie bei einem Verfahren, bei welchem das Werkzeug relativ zu der Plattform bewegt wird, während die Plattform ortsfest ist, um dadurch das Bauteil herzustellen. Das Bewegen von herkömmlichen Werkzeugen jedoch kann aufgrund des zuvor beschriebenen hohen Bauraumbedarfs und des hohen Gewichts nachteilhaft oder nicht möglich sein. Da das erfindungsgemäße Werkzeug eine Kombination aus der ersten Förderschnecke und somit aus der axialen Förderschne cke und der zweiten Förderschnecke und somit aus der radialen Förderschnecke aufweist, können der Bauraumbedarf und das Ge wicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs in einem besonders ge ringen Rahmen gehalten werden. Hierdurch kann zum Herstellen des jeweiligen Bauteils das Werkzeug relativ zu der Plattform auf einfache Weise bewegt werden, während beispielsweise die Plattform ortsfest verbleibt beziehungsweise ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung fallen die Dreh achsen zusammen. Dadurch können der Bauraumbedarf und das Ge wicht in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden, und das jeweilige Bauteil kann zeit- und kostengünstig mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs hergestellt werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Förderschnecken drehfest miteinander verbunden sind.
Hierdurch drehen sich die Förderschnecken beispielsweise bei einem Betrieb des Werkzeugs mit der gleichen Drehzahl relativ zu dem Gehäuse. Dadurch können beispielsweise die Förder schnecken mittels eines einzigen, den Förderschnecken gemein samen Antriebs angetrieben und dadurch relativ zu dem Gehäuse gedreht werden, sodass der Bauraumbedarf und das Gewicht des Werkzeugs in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können .
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Förderschnecken einstückig miteinander ausgebildet sind. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten besonders gering gehalten werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung ist es vorgesehen, dass die zweite Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förderschnecke auf die erste För derschnecke folgt. Dies bedeutet, dass die zweite Förder schnecke in Förder- oder Bewegungsrichtung des sich durch das Werkzeug bewegenden beziehungsweise durch das Werkzeug geför derten Werkstoffes nach beziehungsweise schon ab der ersten Förderschnecke angeordnet ist. Somit wird der Werkstoff, ins besondere im granulären Zustand und somit als granuläre Mate rie, beispielsweise zunächst mittels der ersten Förderschne cke gefördert, woraufhin der Werkstoff, insbesondere in zu mindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand, mittels der zwei ten Förderschnecke gefördert wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn die zweite Förderschnecke dazu ausgebildet ist, den Werkstoff in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke von außen nach innen zu fördern. Hierdurch kann der Werkstoff mittels der zweiten Förderschnecke besonders vorteilhaft komprimiert werden und/oder mittels der zweiten Förderschnecke kann auf besonders vorteilhafter Weise ein besonders vorteilhafter Druck des Werkstoffes bewirkt werden, wodurch beispielsweise der Werkstoff besonders präzise und gezielt aus dem Werkzeug ausgebracht beziehungsweise abgeführt und in der Folge auf die Plattform aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, werden kann .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Werkzeug eine Heizeinrichtung auf, mittels welcher zumindest ein Teil bereich des Aufnahmeraums erwärmbar ist, wodurch der Werk stoff in dem Teilbereich erwärmbar und dadurch zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollstän dig, zu schmelzen beziehungsweise aufschmelzbar ist. Insbe sondere ist die Heizeinrichtung dazu ausgebildet, den bei spielsweise zunächst festen und somit zunächst in festem Ag gregatszustand vorliegenden Werkstoff, welcher beispielsweise zunächst als granuläre Materie ausgebildet ist, auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zumindest teilweise aufzu schmelzen. Hierdurch kann das jeweilige Bauteil besonders zeit- und kostengünstig durchgeführt werden.
Beispielsweise wird der Werkstoff in festem Zustand, insbe sondere als granuläre Materie, der ersten Förderschnecke zu geführt und auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zu mindest teilweise aufgeschmolzen, sodass der Werkstoff in zu mindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand die erste Förder schnecke verlässt, das heißt aus der ersten Förderschnecke austritt, und in die zweite Förderschnecke eintritt. Mittels der zweiten Förderschnecke wird der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke, insbesondere von außen nach innen, gefördert und dadurch zu der Austrittsöffnung hin gefördert und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert. Somit wird beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise geschmol zenem Zustand über die Austrittsöffnung aus dem Werkzeug aus gebracht und auf die Plattform aufgebracht, sodass beispiels weise der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand durch die Austrittsöffnung hindurchströmt beziehungs weise durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert wird.
Insbesondere ist es denkbar, dass das zumindest teilweise, insbesondere durch das zumindest überwiegende oder vollstän dige, Schmelzen des Werkstoffes aus dem Werkstoff eine
Schmelze gebildet wird. Diese Schmelze tritt aus der ersten Förderschnecke aus und tritt in die zweite Förderschnecke ein und wird mittels der zweiten Förderschnecke zu der Austritts öffnung hin und durch die Austrittsöffnung hindurch geför dert. Die Schmelze wird dann über die Austrittsöffnung auf die Plattform aufgebracht, um aus der Schmelze und somit aus dem Werkstoff das jeweilige Bauteil additiv zu fertigen.
Nachdem die Schmelze auf die Plattform aufgebracht wurde, kann die Schmelze erstarren beziehungsweise aushärten, wodurch das Bauteil, insbesondere formstabil beziehungsweise eigensteif, hergestellt wird.
Beispielsweise werden über die Austrittsöffnung mehrere
Schichten aus der Schmelze übereinander beziehungsweise auf einander angeordnet, sodass das Bauteil aus den Schichten aufgebaut beziehungsweise hergestellt wird. Somit wird das Bauteil beispielsweise Schicht für Schicht hergestellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Förderschnecke wenigstens einen Schneckengang zum För dern des Werkstoffes auf, wobei der Schneckengang der zweiten Förderschnecke in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke einem Wandungsbereich des Gehäuses zugewandt ist. Dabei weist die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizelement auf, welches auf einer dem Schneckengang der zweiten Förderschnecke in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke abgewandten Seite des Wandungsbereichs angeordnet ist, wobei mittels des Heiz elements der Wandungsbereich und über den Wandungsbereich der Schneckengang der zweiten Förderschnecke erwärmbar sind.
Hierdurch kann beispielsweise der zumindest teilweise aufge schmolzene Werkstoff auf seinem Weg durch die zweite Förder schnecke erwärmt beziehungsweise warm gehalten und somit in teilweise aufgeschmolzenem Zustand gehalten werden, sodass ein übermäßiges und unerwünschtes Erstarren des Werkstoffes auf dessen Weg durch die zweite Förderschnecke vermieden wer den kann. Dadurch kann das Bauteil besonders zeit- und kos tengünstig hergestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Förderschnecke wenigstens einen Schneckengang zum Fördern des Werkstoffes aufweist, wobei der Schneckengang der ersten Förderschnecke in radialer Richtung der ersten Förder schnecke einer Wandung des Gehäuses zugewandt ist. Dabei weist die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizungselement auf, welches auf einer dem Schneckengang der ersten Förderschnecke in radialer Richtung der ersten Förderschnecke abgewandten Seite der Wandung angeordnet ist. Mittels des Heizungsele ments sind die Wandung und über die Wandung der Schneckengang der ersten Förderschnecke erwärmbar. Hierdurch kann bei spielsweise der Werkstoff auf seinem Weg durch die erste För derschnecke erwärmt und in der Folge zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, ge schmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen werden, sodass aus dem zunächst festen Werkstoff auf dessen Weg durch die erste Förderschnecke, insbesondere durch den Schneckengang der ers ten Förderschnecke, die zuvor beschriebene Schmelze herge stellt werden kann. Hierdurch kann der Bauraumbedarf des Werkzeugs besonders gering gehalten werden, und das jeweilige Bauteil kann zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
Um das jeweilige Bauteil besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig hersteilen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Werkzeug ei ne Kühleinrichtung aufweist. Mittels der Kühleinrichtung kann ein in axialer Richtung der ersten Förderschnecke dem Teilbe reich vorweggehender zweiter Teilbereich des Aufnahmeraums, insbesondere aktiv, gekühlt werden, wodurch der Werkstoff in dem zweiten Teilbereich gekühlt werden kann. Hierdurch kann beispielsweise ein unerwünschtes Verklumpen des Werkstoffes in dem zweiten Teilbereich vermieden werden. Dies ist insbe sondere dann vorteilhaft, wenn der Werkstoff als granuläre Materie der ersten Förderschnecke zugeführt und mittels der ersten Förderschnecke gefördert wird, insbesondere bevor der Werkstoff geschmolzen wird.
Um den zweiten Teilbereich und somit den Werkstoff effektiv und effizient sowie auf kostengünstige Weise kühlen oder kühl halten zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Kühleinrichtung Kühlrippen aufweist. Die Kühlrippen sind auf einer dem Aufnahmeraum in radialer Richtung der ersten För derschnecke abgewandten Außenseite des Gehäuses angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Schneckengang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förderschnecke einen variablen Quer schnitt, insbesondere einen sich zumindest in einem Teilbe reich verjüngenden Querschnitt, aufweist, wobei der Quer schnitt von dem Werkstoff durchdringbar beziehungsweise durchströmbar ist.
Alternativ oder zusätzlich ist in wenigstens einem Schnecken gang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förder schnecke wenigstens ein Mischelement zum Mischen des Werk stoffes angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich ist in wenigstens einem Schnecken gang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förder schnecke wenigstens ein Homogenisierungselement zum Homogeni sieren des Werkstoffes angeordnet. Der jeweilige Schnecken gang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förder schnecke beziehungsweise die Schneckengänge der axialen und/oder der radialen Schnecke können somit verschiedenartig geformt werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung, das heißt zum additiven Herstellen we nigstens eines Bauteils mittels eines Werkzeugs, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Dies bedeutet, dass vorzugsweise das erfindungsgemäße Werkzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei dem Verfahren verwendet wird, um mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs das jeweilige Bau teil additiv herzustellen.
Bei dem Verfahren weist das Werkzeug ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Dabei ist beziehungsweise wird über wenigstens eine Zuführöffnung des Gehäuses zumindest ein Werkstoff in den Aufnahmeraum ein- bringbar beziehungsweise eingebracht.
Bei dem Verfahren wird der Werkstoff als granuläre Materie und somit in festem Zustand, das heißt in festem Aggregatszu stand, mittels einer in dem Aufnahmeraum angeordneten und um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbaren ersten Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förderschnecke gefördert, indem die erste Förderschnecke um die erste Dreh achse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Des Weiteren wird bei dem Verfahren der Werkstoff mittels einer Heizeinrichtung des Werkzeugs in dem Aufnahmeraum erwärmt und dadurch zumin dest teilweise geschmolzen, wobei beispielsweise durch das Schmelzen des Werkstoffes eine Schmelze aus dem Werkstoff ge bildet wird. Insbesondere wird mittels der Heizeinrichtung der Werkstoff auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zumindest teilweise geschmolzen. Somit befindet sich bei spielsweise während des Verfahrens ein erster Teil des Werk stoffes als granuläre Materie und somit in festem Aggregats zustand in einem ersten Teil der ersten Förderschnecke, und ein zweiter Teil des Werkstoffes befindet sich beispielsweise in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand und somit bei spielsweise als Schmelze in einem zweiten Teil der ersten Förderschnecke, wobei sich beispielsweise der zweite Teil der ersten Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förder- Schnecke beziehungsweise in Förderrichtung des Werkstoffes an den ersten Teil der Förderschnecke anschließt. Somit wird beispielsweise der Werkstoff in festem Zustand und somit vor zugsweise als granuläre Materie der ersten Förderschnecke, insbesondere dem ersten Teil der Förderschnecke, zugeführt. Außerdem wird daraufhin der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand der ersten Förderschnecke, insbeson dere dem zweiten Teil der ersten Förderschnecke, abgeführt, sodass beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, ge schmolzenem Zustand von oder aus der ersten Förderschnecke abgeführt wird.
Bei dem Verfahren wird der zumindest teilweise geschmolzene Werkstoff mittels einer in dem Aufnahmeraum angeordneten und um eine zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbaren zweiten Förderschnecke in radialer Richtung der zweiten För derschnecke zu wenigstens einer Austrittsöffnung des Gehäuses und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert, indem die zweite Förderschnecke um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Somit tritt beispielsweise der Werk stoff in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand in die zweite Förderschnecke ein, und der Werkstoff verlässt bei spielsweise die zweite Förderschnecke in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, ge schmolzenem Zustand, sodass der Werkstoff beispielsweise in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzenem Zustand durch die Austritts öffnung hindurchströmt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Werkstoff komplett aufgeschmolzen, das heißt in komplett aufgeschmolzenem und somit beispielsweise flüssigem bezie hungsweise pastösem Zustand aus der zweiten Förderschnecke und/oder insbesondere aus der Austrittsöffnung austritt.
Dadurch, dass der Werkstoff durch die Austrittsöffnung hin durch gefördert und dadurch über die Austrittsöffnung aus dem Werkzeug abgeführt beziehungsweise ausgebracht wird, wird zur additiven Fertigung des Bauteils der Werkstoff auf eine Plattform aufgebracht. Vorteile und vorteilhafte Ausgestal tungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfin dung anzusehen und umgekehrt.
Um das Bauteil besonders zeit- und kostengünstig hersteilen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass durch das zumindest teilweise Schmelzen des Werkstoffes eine Schmelze aus dem Werkstoff gebildet wird, wobei zumindest die Schmelze mittels der zweiten Förderschne cke in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke, insbe sondere von außen nach innen, zu der Austrittsöffnung und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert wird, wodurch zur additiven Fertigung des Bauteils die Schmelze aus dem Werkzeug ausgebracht und auf die Plattform aufgebracht wird.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn durch das Aufbringen des Werkstoffes auf die Plattform mehrere Schichten aus dem Werkstoff auf der Plattform überei nander beziehungsweise aufeinander angeordnet werden, sodass das Bauteil aus den Schichten additiv hergestellt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vor stehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschrei bung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeig ten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom binationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zur additi ven Fertigung von Bauteilen. Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Werkzeug 10 zur additiven Fertigung von Bauteilen. Somit wird das Werkzeug 10 bei einem Verfahren zur additiven Ferti gung wenigstens eines der Bauteile genutzt, sodass das jewei lige Bauteil mittels des Werkzeugs 10 additiv gefertigt, das heißt additiv hergestellt wird.
Das Werkzeug 10 umfasst ein im Ganzen mit 12 bezeichnetes Ge häuse, welches wenigstens oder genau einen Aufnahmeraum 14 des Werkzeugs 10 aufweist beziehungsweise begrenzt. Aus der Figur ist erkennbar, dass das Gehäuse 12 mehrere, separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuse teile 16, 18 und 20 aufweisen kann. Das Gehäuseteil 16 wird auch als Deckel des Gehäuses 12 bezeichnet und weist wenigs tens oder genau eine Zuführöffnung 22 auf. Über die Zuführ öffnung 22 ist ein Werkstoff 24, aus welchem das jeweilige Bauteil herzustellen ist beziehungsweise hergestellt wird, in den Aufnahmeraum 14 einbringbar. Aus der Figur ist erkennbar, dass im Rahmen des Verfahrens der Werkstoff 24 beispielsweise über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht wird, indem der Werkstoff 24 von einer Umgebung 27 des Werk zeugs 10 durch die Zuführöffnung 22 hindurch geleitet und dadurch in den Aufnahmeraum 14 eingebracht, insbesondere ein geführt oder eingeleitet, wird. Dabei ist es vorgesehen, dass der Werkstoff 24 in granulärer Form und somit als granuläre Materie über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 ein gebracht, insbesondere eingeleitet oder eingefüllt, wird.
Dies bedeutet auch, dass der Werkstoff 24 in festem Zustand, das heißt in festem Aggregatszustand, über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht wird. Der Werkstoff 24 ist dabei aus genau oder wenigstens einem Kunststoff gebil det, sodass der Werkstoff 24 auch als Kunststoffmaterial oder einfach als Material bezeichnet wird. Somit gelangt bei spielsweise das Kunststoffmaterial in Granulatform und somit als granuläre Materie durch die als Durchgangsöffnung ausge bildete Zuführöffnung 22 des Deckels in den Aufnahmeraum 14 und somit in das Gehäuse 12. Das Werkzeug 10 weist auch wenigstens oder genau eine in dem Gehäuse 12 beziehungsweise in dem Aufnahmeraum 14 angeordnete und um eine Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare erste Förderschnecke 28 auf, welche als eine auch als axiale Schnecke, Axialschnecke oder Axialförderschnecke bezeichnete axiale Schnecke ausgebildet ist. Mittels der ersten Förder schnecke 28 wird der Werkstoff 24 in axialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 gefördert, indem die erste Förder schnecke 28 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 ge dreht wird. Hierzu ist beispielsweise ein in der Figur nicht dargestellter Antrieb vorgesehen, mittels welchem die Förder schnecke 28 angetrieben und dadurch um die Drehachse 26 rela tiv zu dem Gehäuse 12 gedreht wird. Der Antrieb ist bei spielsweise als ein elektrischer Antrieb ausgebildet und kann außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein.
Das Werkzeug 10 umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahme raum 14 und somit in dem Gehäuse 12 angeordnete und um eine zweite Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare zweite Förderschnecke 34 auf, welche als eine axiale Schnecke ausge bildet ist. Die axiale Schnecke wird auch als Axialschnecke, Axialförderschnecke oder axiale Förderschnecke bezeichnet. Mittels der zweiten Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach in nen gefördert, indem die Förderschnecke 34 um die Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird. Hierzu wird bei spielsweise die Förderschnecke 34 von dem Antrieb angetrieben und dadurch um die Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 ge dreht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Förder schnecke 34 über die Förderschnecke 28 von dem Antrieb ange trieben wird. Der Werkstoff 24 wird mittels der Förderschne cke 34 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert und hierdurch zu wenigstens oder genau einer insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aus trittsöffnung 36 des Gehäuses 12 gefördert und durch die Aus trittsöffnung 36 hindurch gefördert. Hierdurch wird der Werk stoff 24 aus dem Werkzeug 10 ausgebracht und auf einer auch als Bauplattform bezeichnete Plattform 38 aufgebracht. Aus der Figur ist besonders gut erkennbar, dass die Drehach sen 26 und 32 zusammenfallen, sodass die Förderschnecken 28 und 34 koaxial zueinander angeordnet sind. Außerdem sind die Förderschnecken 28 und 34 drehfest miteinander verbunden. Da bei kann vorgesehen sein, dass die Förderschnecken 28 und 34 als separat voneinander ausgebildete und zumindest drehfest miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind, oder die Förderschnecken 28 und 34 sind einstückig miteinander ausge bildet. Außerdem ist die zweite Förderschnecke 34 in axialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 nach der Förderschnecke 28 angeordnet, sodass die Förderschnecke 34 auf die Förder schnecke 28 folgt. Mittels der Förderschnecken 28 und 34 wird der Werkstoff 24 entlang eines auch als Förderpfad bezeichne- ten Förderweges durch das Werkzeug 10 beziehungsweise durch das Gehäuse 12 hindurch gefördert. Bezogen auf diesen Förder weg sowie bezogen auf eine Bewegungsrichtung, in die der Werkstoff 24 mittels der Förderschnecken 28 und 34 entlang des Förderweges gefördert wird, ist die Förderschnecke 34 stromab der Förderschnecke 28, das heißt nach der Förder schnecke 28, angeordnet, sodass der Werkstoff 24 zunächst mittels der Förderschnecke 28 und dann mittels der Förder schnecke 34 gefördert wird. Mittels der Förderschnecke 28 wird der Werkstoff 24 zunächst in Richtung der Förderschnecke 34 gefördert. Daraufhin wird der Werkstoff 24 mittels der Förderschnecke 34 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert.
Das Werkzeug 10 umfasst darüber hinaus eine in der Figur be sonders schematisch dargestellte Heizeinrichtung 40. Mittels der Heizeinrichtung 40 kann ein auch als Heizzone oder Heiz bereich bezeichneter erster Teilbereich 42 des Aufnahmeraums 14 erwärmt werden, wodurch der Werkstoff 24 in dem ersten Teilbereich 42 erwärmt und dadurch zumindest teilweise, ins besondere zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzen wird. Insbesondere wird der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 mittels der Heizeinrichtung 40 erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen . Dies bedeutet insbesondere, dass der Werk stoff 24 als granuläre Materie und somit in festem Aggregats zustand der Förderschnecke 28 zugeführt wird. Da der Werk stoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 mittels der Heizeinrichtung 40 erwärmt und dadurch zumindest teilwei se geschmolzen wird, verlässt der Werkstoff 24 in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder voll ständig, geschmolzenem Zustand die Förderschnecke 28 und wird in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand der Förderschne cke 34 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 34 eingeleitet. Mittels der Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert und dadurch zu der Austrittsöffnung 36 hin gefördert und durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gefördert. Da der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 er wärmt und dadurch zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, wird zumindest aus einem Teil des Werkstoffes 24 eine in der Figur mit 44 bezeichnete Schmelze hergestellt. Somit wird der Werkstoff 24 als granuläre Materie und somit in festem Aggre gatszustand der Förderschnecke 28 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 28 eingeleitet, und die Schmelze 44 wird aus der Förderschnecke 28 abgeführt beziehungsweise aus der Förderschnecke 28 ausgeleitet und der Förderschnecke 34 zugeführt. Mittels der Förderschnecke 34 wird die Schmelze 44 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach in nen gefördert, wodurch die Schmelze 44 zu der Austrittsöff nung 36 gefördert und durch die Austrittsöffnung hindurch ge fördert wird. Die Schmelze 44 kann über die Austrittsöffnung 36 aus dem Werkzeug 10 ausgebracht und auf die Plattform 38 aufgebracht werden. Aus der Schmelze 44 werden beispielsweise auf der Plattform 38 mehrere Schichten hergestellt, die auf der Plattform 38 übereinander beziehungsweise aufeinander an geordnet werden. Hierdurch wird beispielsweise das Bauteil aus den Schichten aufgebaut und somit additiv hergestellt.
Die zweite Förderschnecke 34 weist einen ersten Schneckengang 46 auf, mittels welchem der Werkstoff 24 in zumindest teil- weise geschmolzenem Zustand in radialer Richtung der Förder schnecke 34 von außen nach innen gefördert wird. Der Werk stoff 24 wird somit, insbesondere in zumindest teilweise ge schmolzenem Zustand, durch den Schneckengang 46 hindurch be wegt. Der Schneckengang 46 ist in axialer Richtung der För derschnecke 34 einem auch als Wandung bezeichneten Wandungs bereich 48 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäuseteils 20, zugewandt. Der Wandungsbereich 48 bildet dabei einen Boden des Gehäuses 12, wobei der Aufnahmeraum 14 beispielsweise in axialer Richtung der Förderschnecken 28 und 34, insbesondere in vertikaler Richtung nach unten hin, begrenzt ist. Der Wan dungsbereich 48 wird auch als erster Wandungsbereich oder erste Wandung bezeichnet.
Die Heizeinrichtung 40 weist dabei ein erstes Heizelement 50 auf, welches auch als erstes Heizungselement bezeichnet wird. Dabei ist der Wandungsbereich 48 in axialer Richtung der För derschnecke 34 zwischen dem Heizelement 50 und dem Schnecken gang 46 angeordnet. In der Figur veranschaulichen Pfeile 51 Wärme oder Wärmenergie, die von dem insbesondere als elektri sches Heizelement ausgebildeten Heizelement 50 bereitstellbar ist. Mittels der von dem Heizelement 50 bereitgestellten Wär me werden der Wandungsbereich 48 und über diesen der Schne ckengang 46 erwärmt, sodass der sich in dem Schneckengang 46 befindende Werkstoff 24 mittels des Heizelements 50 über den Wandungsbereich 48 erwärmt beziehungsweise warm gehalten wer den kann. Dadurch kann ein unerwünschtes Erstarren des Werk stoffes 24 auf dessen Weg durch den Schneckengang 46 verhin dert werden.
Die Förderschnecke 28 weist wenigstens oder genau einen zwei ten Schneckengang 52 auf, mittels welchem der Werkstoff 24, insbesondere in axialer Richtung der Förderschnecke 28, ge fördert werden kann beziehungsweise gefördert wird. Somit wird der Werkstoff 24 durch den Schneckengang 52 hindurch be wegt beziehungsweise hindurch gefördert. Während der Schne ckengang 52 schneckenförm ig ausgebildet ist und sich schneckenförmig um eine in radia ler Richtung der Förderschnecke 28 nach außen weisenden Man telfläche der Förderschnecke 28 erstreckt, ist der Schnecken gang 46 beispielsweise schneckenförmig ausgebildet und er streckt sich schneckenförmig auf einer axialen Stirnseite der Förderschnecke 34 und somit in einer Ebene, welche senkrecht zur axialen Richtung der Förderschnecke 28 beziehungsweise der Förderschnecke 34 verläuft. Dadurch ist die Förderschne cke 28 eine axiale Förderschnecke, während die Förderschnecke 34 eine radiale Förderschnecke ist.
Der Schneckengang 52 ist in radialer Richtung der Förder schnecke 28 nach außen hin einer Wandung 54 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäuseteils 20, zugewandt, wobei die Wan dung 54 auch als zweite Wandung oder zweiter Wandungsbereich des Gehäuses 12 bezeichnet wird. Beispielsweise sind der Wan dungsbereich 48 und die Wandung 54 einstückig miteinander ausgebildet. Dabei weist die Heizeinrichtung 40 ein zweites Heizelement 56 auf, welches auch als zweites Heizungselement bezeichnet wird. Das Heizelement 50 wird als erstes Heizungs element bezeichnet. Das Heizelement 50 und/oder 56 ist bei spielsweise als elektrisches Heizelement beziehungsweise als elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildet, mittels wel chem unter Nutzung von elektrischer Energie Wärme beziehungs weise Wärmeenergie bereitgestellt werden kann. Dabei veran schaulichen in der Figur Pfeile 58 Wärme beziehungsweise Wär meenergie, die von dem Heizelement 56 bereitstellbar ist be ziehungsweise bereitgestellt wird.
Die Wandung 54 ist in radialer Richtung der Förderschnecke 28 zwischen dem Heizelement 56 und dem Schneckengang 52 angeord net, sodass mittels des Heizelements 56 die Wandung 54 und über die Wandung 54 der Schneckengang 52 der Förderschnecke 28 erwärmbar sind beziehungsweise erwärmt wird. Hierdurch wird der Werkstoff 24 in dem Teilbereich 42 und auf seinem Weg durch den Schneckengang 52 mittels des Heizelements 56 erwärmt und somit zumindest teilweise aufgeschmolzen . Aus der Figur ist ferner erkennbar, dass die Förderschnecke 34 wenigstens oder genau eine beispielsweise als Durchgangs öffnung ausgebildete Einleitöffnung 60 aufweist. Der Werk stoff 24 kann der Förderschnecke 34 über die Einleitöffnung 60 zugeführt und insbesondere in den Schneckengang 46 einge leitet werden, sodass der Werkstoff 24, insbesondere in zu mindest teilweise geschmolzenem Zustand, aus der Förderschne cke 28 abgeführt und in die Einleitöffnung 60 eingeleitet und über die Einleitöffnung 60 der Förderschnecke 34 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 34, insbesondere den Schneckengang 46, eingeführt oder eingeleitet wird. Mittels der Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 von der Einleit öffnung 60 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 nach innen hin und dabei zu der Austrittsöffnung 36 gefördert und durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gefördert.
Um ein unerwünschtes Verklumpen des Werkstoffes 24 zu vermei den und den Werkstoff 24 granulär, das heißt als granuläre Materie der Förderschnecke 28 zuführen und insbesondere in den Schneckengang 52 einleiten zu können, umfasst das Werk zeug 10 eine Kühleinrichtung 62. Mittels der Kühleinrichtung 62 wird zumindest ein auch als Kühlzone oder Kühlbereich be- zeichneter zweiter Teilbereich 64 des Aufnahmeraums 14 ge kühlt, wobei der zweite Teilbereich 64 in axialer Richtung der Förderschnecke 28 den Teilbereich 64 vorweggeht. Mit an deren Worten schließt sich der Teilbereich 42 in axialer Richtung der Förderschnecke 28 an den Teilbereich 64 an.
Durch Kühlen des Teilbereichs 64 kann der sich im Teilbereich 64 befindende Werkstoff 24 gekühlt werden.
Um den Werkstoff 24 in dem Teilbereich 64 effektiv kühlen zu können, weist die Kühleinrichtung 62 Kühlrippen 66 auf, wel che auf einer dem Aufnahmeraum 14 in radialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 abgewandten Außenseite 68 des Gehäu ses 12, insbesondere des Gehäuseteils 18, angeordnet sind. Um beispielsweise unerwünschte Wärmeübergängen zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass die Gehäuseteile 18 und 20 thermisch voneinander isoliert sind, insbesondere mittels we- nigstens eines Isolationselements, welches beispielsweise in axialer Richtung der Förderschnecke 28 zwischen den Gehäuse teilen 18 und 20 angeordnet sein kann. Dabei sind beispiels weise die Gehäuseteile 18 und 20 in axialer Richtung der För derschnecke 28 über das Isolationselement aneinander abge stützt .
Insgesamt ist erkennbar, dass der Aufnahmeraum 14, insbeson dere der Teilbereich 42, als eine Schmelzkammer des als
Extruder ausgebildeten und im Rahmen des Herstellens des Bau teils als Extruder fungierenden Werkzeugs 10 fungiert bezie hungsweise ausgebildet ist. Der Werkstoff 24 wird der
Schmelzkammer in granulärer Form zugeführt und in der
Schmelzkammer zumindest teilweise geschmolzen. Zunächst durchläuft der Werkstoff 24 jedoch die Kühlzone, welche die Aufgabe hat, ein Verklumpen des auch als Material bezeichne- ten Werkstoffes 24 und damit ein Verstopfen einer auch als Materialeinzug oder Einzugsbereich bezeichneten Einzugszone 70 zu vermeiden. In der Einzugszone 70 wird der Werkstoff 24, insbesondere mittels der Förderschnecke 28, in die Förder schnecke 28 eingezogen und zu der Förderschnecke 34 hin ge fördert. Nach der Kühlzone gelangt der Werkstoff 24 in die Heizzone und wird dadurch, dass die Förderschnecke 28 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird, in die axiale Schnecke eingezogen und weiter gefördert. In der Heiz zone wird der Werkstoff 24 aufgeheizt. Hierzu stellt das bei spielsweise als Heizband ausgebildete Heizelement 56 Wärme bereit, die über die beispielsweise als Außenwand ausgebilde te Wandung 54 in die Heizzone eingeleitet beziehungsweise eindringt und dadurch den Werkstoff 24 in der Heizzone auf heizt. Durch dieses Aufheizen des Werkstoffes 24 wird der Werkstoff 24 in einem unteren Bereich der axialen Schnecke zumindest teilweise oder zumindest überwiegend oder vollstän dig aufgeschmolzen . Am Ende der axialen Schnecke trifft der Werkstoff 24 auf die radiale Schnecke, welche den Werkstoff 24 in radialer Richtung der radialen Förderschnecke von außen nach innen fördert. Hierzu befindet sich am äußeren Rand der radialen Schnecke die als Durchlass ausgebildete Einleitöff- nung 60, durch die der Werkstoff 24 auf eine dem Wandungsbe reich 48 zugewandte Unterseite der Radialschnecke gelangt und so auch in den wenigstens einen Schneckengang 46 der radialen Schnecke gelangt.
Da vorzugsweise die radiale Schnecke drehfest mit der axialen Schnecke verbunden ist, dreht sich die radiale Schnecke mit der axialen Schnecke mit, wodurch die radiale Schnecke den Werkstoff 24 in radialer Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen zu der Austrittsöffnung 36 fördert. Die Aus trittsöffnung 36 ist beispielsweise zumindest teilweise durch eine Düse 72 des Werkzeugs 10 gebildet. Über die Düse wird der Werkstoff 24 aus dem Werkzeug 10 abgeführt und auf die Plattform 38 aufgebracht, insbesondere aufgespritzt . In der Folge wird beispielsweise das Bauteil durch 3D-Drucken herge stellt .
Das Heizelement 50 ist optional und ermöglicht es, zusätzli che Wärmeenergie über den Wandungsbereich 48 in den Aufnahme raum 14 und dabei in den Schneckengang 46 einzubringen. Mit tels des Heizelements 50, insbesondere mittels der von dem Heizelement 50 bereitgestellten Wärme, kann der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch den Schneckengang 46 auf eine gewünschte Verarbeitungstemperatur gebracht werden.
Eine vorteilhafte Kompression beziehungsweise Verdichtung des Werkstoffes 24 wird mittels der radialen Schnecke und dabei insbesondere unterhalb der radialen Schnecke dadurch erzeugt, dass der Werkstoff 24 mittels der radialen Schnecke in radia ler Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen ge fördert wird. Dies beruht auf dem Prinzip, dass sich ein Punkt, welcher weit außen auf einer Scheibe, welche um ihre eigene Achse rotiert, angeordnet ist, schneller bewegt als ein weiter innen liegender Punkt. Hierdurch wirkt auf einen sich in einem äußeren Bereich des Schneckengangs 46 befinden den ersten Teil des Werkstoffs 24 eine größere Kraft als auf einen sich in einem in radialer Richtung der radialen Schne cke weiter innen angeordneten Bereich des Schneckengangs 46 befindenden zweiten Teil des Werkstoffes 24, sodass der erste Teil des Werkstoffes 24 stark oder stärker auf den zweiten Teil des Werkstoffes 24, insbesondere in radialer Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen, drückt. Dadurch wird ein vorteilhafter Druck des Werkstoffes 24 bewirkt, auch wenn der Schneckengang 46 einen konstanten, insbesondere von dem Werkstoff 24 durchströmbaren, Querschnitt aufweist.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Förderschnecke 28 und/oder die Förderschnecke 34 mehrere Schneckengänge aufwei sen, auf die die vorigen und folgenden Ausführungen zum je weiligen Schneckengang 52 beziehungsweise 46 übertragen wer den können und umgekehrt.
Über die beispielsweise als eine Bohrung ausgebildete Aus trittsöffnung 36 wird das zumindest teilweise aufgeschmolzene Material extrudiert und auf die Plattform 38 aufgebracht, um dadurch das Bauteil additiv zu fertigen.
Gegenüber herkömmlichen Werkzeugen und Vorrichtungen weist das Werkzeug 10 den großen Vorteil auf, dass gegenüber her kömmlichen Verfahren, bei welchen einem jeweiligen Werkzeug ein bereits fertig hergestelltes Filament zugeführt wird, ei ne viel günstigere Materialform in Form des granulären Werk stoffes 24 verarbeitet werden kann. Des Weiteren ist das An gebot an Kunststoffgranulaten erheblich vielfältiger als bei Filamenten. Dies führt zu einer größeren Anzahl an Anwendun gen, die dann auch weniger Materialkosten verursachen. Durch die Förderschnecke 28 wird der Werkstoff 24 besser durch mischt, plastifiziert und homogenisiert als bei Materi alextrusionsverfahren mit Filamenten, wobei bei herkömmlichen Materialextrusionsverfahren ein Extrusionsdruck nur über das Filament selbst aufgebracht wird. Zusätzlich können mittels des Werkzeugs 10 auch deutlich höhere Materialflussraten er reicht werden, wobei Druckaufbau und -ausstoß ähnlich kleine rer Extrusions- und Spritzgießanlagen realisiert werden kön- nen . Des Weiteren hat das Werkzeug 10 im Gegensatz zu rein axialen Extruderschnecken den Vorteil, dass das Werkzeug 10 besonders kompakt gehalten werden kann. Dies liegt daran, dass die axi ale Schnecke nur für den Einzug genutzt wird und die radiale Schnecke den Druckaufbau und die Plastifizierung übernimmt.
Da dies platz- und gewichtssparend ist, ist es möglich, dass zum additiven Fertigen des Bauteils das als Extruder ausge bildete oder fungierende Werkzeug 10 relativ zu der Plattform 38 bewegt wird, insbesondere während die Plattform 38 orts- fest ist beziehungsweise verbleibt. Dadurch kann eine Gesamt anlage kompakt ausgestaltet werden. Sowohl in der axialen Schnecke als auch in der radialen Schnecke können durch Wahl geeigneter Geometrien die Gangbreite, Gangtiefe, Mischelemen te und/oder Mobilisierungselemente, die Qualität der Schmelze 44, insbesondere die Komprimierung und Homogenisierung opti mal eingestellt werden und ermöglichen zusätzliche Anwendun gen .

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeug (10) zur additiven Fertigung von Bauteilen, mit einem Gehäuse (12), welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäu ses (12) zumindest ein Werkstoff (24) einbringbar ist, mit einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) zum Fördern des Werkstoffes (24) in axia ler Richtung der ersten Förderschnecke (28), und mit einer in dem Aufnahmeraum (24) angeordneten und um eine zweite Dreh achse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten För derschnecke (34), mittels welcher der Werkstoff (24) in radi aler Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöffnung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch zu fördern ist, über welche zur additiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausbringbar und auf eine Plattform (38) aufbringbar ist.
2. Werkzeug (10) nach Anspruch 1,
wobei die Drehachsen (26, 32) zusammenfallen.
3. Werkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Förderschnecken (28, 34) drehfest miteinander ver bunden sind.
4. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Förderschnecken (28, 34) einstückig miteinander ausgebildet sind.
5. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Förderschnecke (34) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) auf die erste Förderschnecke (28) folgt .
6. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Förderschnecke (34) dazu ausgebildet ist, den Werkstoff (24) in radialer Richtung der zweiten Förder schnecke (34) von außen nach innen zu fördern.
7. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (10) eine Heizeinrichtung (40) aufweist, mittels welcher zumindest ein Teilbereich (42) des Aufnahme raums (14) erwärmbar ist, wodurch der Werkstoff (24) in dem Teilbereich (42) erwärmbar und dadurch zumindest teilweise zu schmelzen ist.
8. Werkzeug (10) nach Anspruch 7,
wobei die zweite Förderschnecke (34) wenigstens einen Schne ckengang (46) zum Fördern des Werkstoffes (24) aufweist, wo bei der Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) einem Wan dungsbereich (48) des Gehäuses (12) zugewandt ist, wobei die Heizeinrichtung (40) wenigstens ein Heizelement (50) auf weist, welches auf einer dem Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) in axialer Richtung der zweiten Förder schnecke (34) abgewandten Seite (49) des Wandungsbereich (48) angeordnet ist, und wobei mittels des Heizelements (50) der Wandungsbereich (48) und über diesen der Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) erwärmbar sind.
9. Werkzeug (10) nach Anspruch 7 oder 8,
wobei die erste Förderschnecke (28) wenigstens einen Schne ckengang (52) zum Fördern des Werkstoffes (24) aufweist, wo bei der Schneckengang (52) der ersten Förderschnecke (28) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) einer Wan dung (54) des Gehäuses (12) zugewandt ist, wobei die Heizein richtung (40) wenigstens ein Heizungselement (56) aufweist, welches auf einer dem Schneckengang (52) der ersten Förder schnecke (28) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) abgewandten Seite (57) der Wandung (54) angeordnet ist, und wobei mittels des Heizungselements (56) die Wandung (54) über diese der Schneckengang (52) der ersten Förderschnecke (28) erwärmbar sind.
10. Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei das Werkzeug (10) eine Kühleinrichtung (62) aufweist, mittels welcher ein in axialer Richtung der ersten Förder schnecke (28) dem Teilbereich (42) vorweggehender zweiter Teilbereich (64) des Aufnahmeraums (14) zu kühlen ist, wodurch der Werkstoff (24) in dem zweiten Teilbereich (64) zu kühlen ist.
11. Werkzeug (10) nach Anspruch 10,
wobei die Kühleinrichtung (62) Kühlrippen (66) aufweist, wel che auf einer dem Aufnahmeraum (14) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) abgewandten Außenseite (68) des Gehäuses (12) angeordnet sind.
12. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei :
- wenigstens ein Schneckengang (46, 52) der ersten Förder schnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) ei nen variablen Querschnitt, insbesondere einen sich zumin dest in einem Teilbereich verjüngenden Querschnitt, auf weist; und/oder
- in wenigstens einem Schneckengang (46, 52) der ersten För derschnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) wenigstens ein Mischelement zum Mischen des Werkstoffes (24) angeordnet ist; und/oder
- in wenigstens einem Schneckengang (46, 52) der ersten För derschnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) wenigstens ein Homogenisierungselement zum Homogenisieren des Werkstoffes (24) angeordnet ist.
13. Verfahren zur additiven Fertigung wenigstens eines Bau teils mittels eines Werkzeugs (10), bei welchem:
- das Werkzeug (10) ein Gehäuse (12) umfasst, welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäuses (12) zumindest ein Werk stoff (24) einbringbar ist; - der Werkstoff (24) als granuläre Materie mittels einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Dreh achse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) in axialer Richtung der ersten Förder schnecke (28) gefördert wird, indem die erste Förderschne cke (28) um die erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) gedreht wird;
- der Werkstoff (24) mittels einer Heizeinrichtung (40) des Werkzeugs (10) in dem Aufnahmeraum (14) erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen wird; und
- der zumindest teilweise geschmolzene Werkstoff mittels ei ner in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine zwei te Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Förderschnecke (34) in radialer Richtung der zwei ten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöff nung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch gefördert wird, indem die zweite Förderschne cke (34) um die zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäu se (12) gedreht wird, wodurch zur additiven Fertigung des Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausge bracht auf eine Plattform (38) aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei durch das zumindest teilweise Schmelzen des Werkstoffes (24) eine Schmelze (44) aus dem Werkstoff (24) gebildet wird, wobei zumindest die Schmelze (44) mittels der zweiten Förder schnecke (34) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu der Austrittsöffnung (36) und durch die Austrittsöff nung (36) hindurch gefördert wird, wodurch zur additiven Fer tigung des Bauteils die Schmelze (44) aus dem Werkzeug (10) ausgebracht auf die Plattform (38) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
wobei durch das Aufbringen des Werkstoffes (24) auf die
Plattform (38) mehrere Schichten aus dem Werkstoff (24) über einander angeordnet werden, sodass das Bauteil aus den
Schichten additiv hergestellt wird.
PCT/EP2019/082933 2018-12-11 2019-11-28 Werkzeug und verfahren zur additiven fertigung von bauteilen WO2020120155A1 (de)

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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105082510A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 顺德职业技术学院 多段串联同轴轮式混炼挤出装置
US20160200024A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-14 Bucknell University Dynamically controlled screw-driven extrusion
WO2017096107A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 University Of Massachusetts Extrusion apparatus and methods
US20170210069A1 (en) * 2014-08-05 2017-07-27 Starfort Des Stubenruss Moritz Granule/liquid flow adjusting device for 3-d printer heads supplied with granules and/or liquids
US20180111306A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-26 Xerox Corporation Constant pressure filament driver for extruder heads in three-dimensional object printers
US20180326658A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 Seiko Epson Corporation Three-Dimensional Modeling Apparatuses And Methods For Fabricating Three-Dimensional Objects
CA3066016A1 (en) * 2017-05-16 2018-11-22 Starfort Kg Des Stubenruss Moritz A 3d printer head for use in a 3d printer, a 3d printer having such a 3d printer head, a method for operating such a 3d printer, and printed product produced with such a 3d printer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170210069A1 (en) * 2014-08-05 2017-07-27 Starfort Des Stubenruss Moritz Granule/liquid flow adjusting device for 3-d printer heads supplied with granules and/or liquids
US20160200024A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-14 Bucknell University Dynamically controlled screw-driven extrusion
CN105082510A (zh) * 2015-08-28 2015-11-25 顺德职业技术学院 多段串联同轴轮式混炼挤出装置
WO2017096107A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 University Of Massachusetts Extrusion apparatus and methods
US20180111306A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-26 Xerox Corporation Constant pressure filament driver for extruder heads in three-dimensional object printers
US20180326658A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 Seiko Epson Corporation Three-Dimensional Modeling Apparatuses And Methods For Fabricating Three-Dimensional Objects
CA3066016A1 (en) * 2017-05-16 2018-11-22 Starfort Kg Des Stubenruss Moritz A 3d printer head for use in a 3d printer, a 3d printer having such a 3d printer head, a method for operating such a 3d printer, and printed product produced with such a 3d printer

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