WO2023152270A1 - Bearbeitung von additiv gefertigten kunststoffbauteilen und elektrostatische separation - Google Patents

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manufactured plastic
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Julius Legenmajer
Maximilian SPES
Mirko Bahrenberg
Valentina Menne
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Dyemansion Gmbh
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Definitions

  • Various examples of the invention relate to techniques for processing additively manufactured plastic components, for example for unpacking or depowdering or for treating the surface.
  • Various examples of the invention relate in particular to the use of the principle of electrostatic separation to separate different particles from one another in this context.
  • Components for example plastic components, which are produced by means of an additive manufacturing process - for example a 3D printing process - are typically (post-)processed after the additive manufacturing process has been completed.
  • the components can be unpacked or de-powdered, for example.
  • the surface of the additively manufactured plastic components can also be densified. Appropriate systems are known which enable such processing of additively manufactured plastic components.
  • a system for processing additively manufactured plastic components includes a process chamber.
  • the system includes at least one device that is set up to process the additively manufactured plastic components in the process chamber in at least one process.
  • the system also includes a drain. This is arranged in such a way that particles from the process chamber are discharged from the drain.
  • the system also includes a separating device. This is set up to bring about a separation of the particles of different types by means of electrostatic separation.
  • the drain can therefore be set up to discharge substances from the process chamber.
  • the drain can have one or more drain pipes.
  • the drain can have one or more openings to the process chamber.
  • the drain may include one or more drain pipes leading away from the process chamber.
  • the separating device could be connected to the drain.
  • the separating device could be arranged in such a drain pipe or be connected to such a drain pipe.
  • the separating device separates particles that are collected via the drain, e.g. process products or foreign body contamination, etc.
  • the separating device can also be arranged separately. For example, manual decanting of particles obtained at the drain into the separator may be necessary.
  • particles could be collected in a container after discharge. The particles collected in the container can then be transferred to the separator.
  • the separating device could also be arranged in front of an inflow to the process chamber.
  • the plant can implement one or more processes.
  • different processes can be implemented in different operating modes.
  • Examples of processes that can be implemented either individually or sequentially in one and the same process chamber of the system would be, for example: unpacking the additively manufactured plastic components, for example using a vibrating drive and/or using compressed air; Cleaning of the additively manufactured plastic components, for example using compressed air; Depowdering of the additively manufactured plastic components by blasting with blasting media; and treating a surface of the additively manufactured plastic components, for example by means of blasting with blasting agent, in order to smooth or compact the surface.
  • the system could therefore be a blasting system.
  • Blasting systems are used to treat the surfaces of components.
  • blasting agent sometimes also referred to as blasting medium or blasting material
  • blasting medium or blasting material is blasted into a process chamber of the blasting system using a blasting nozzle or a blast wheel, with the process components to be treated being located in the process chamber.
  • the surface of the components is treated by the physical interaction of the particles of the blasting medium with the surface of the components. For example, dirt or impurities can be removed from the surface, porosity can be reduced, optical effects can be achieved, further post-processing can be influenced, etc.
  • the plastic components When processing additively manufactured plastic components, the plastic components are unpacked, depowdered and the surface processed (e.g compacted or matted). In these processes, mixtures of substances occur at the outlet of the respective process chamber, which consist, for example, of printing powder and blasting agent or also of different blasting agents or a mixture of blasting agent or printing powder with foreign body contamination (e.g. dust, dirt). It can also be different printing powder or powder residues, such as powder from components that have already been colored, which can possibly mix with other printing powder, printing powder made from different materials, or powder that has been thermally affected and not affected by the printing process.
  • the surface processed e.g compacted or matted.
  • mixtures of substances occur at the outlet of the respective process chamber, which consist, for example, of printing powder and blasting agent or also of different blasting agents or a mixture of blasting agent or printing powder with foreign body contamination (e.g. dust, dirt). It can also be different printing powder or powder residues, such as powder from components that have already been colored,
  • blasting media e.g. plastic blasting media and glass blasting media
  • blasting media Disposal of blasting media is also expensive and time-consuming, as they often contain composite material.
  • Such techniques are based on the knowledge that - to ensure a certain degree of cleanliness in the system (and to prevent foreign contamination) - it is helpful to separate, for example, blasting media that is to be reused and other particles (dust, etc.). For high-quality processes that reuse process products, it is helpful that the process products used can be cleaned efficiently so that they can be reused in longer cycles in a circuit.
  • particles of different types are separated by means of filters and sieves.
  • the substances are guided through different filter stages by suction systems and/or separated, for example, by means of a cyclone or inertial separator.
  • the separation and filtering into individual fractions is based on such reference particle size or particle mass, so that certain mixtures of substances cannot be separated according to type.
  • PA-12 polyamide-12
  • PA-11 polyamide-11
  • TPU particles which are used, for example, in printing powder in the additive manufacturing of plastic components
  • such a separation takes place by means of swim/sink methods or density separation. Disadvantages of such reference implementations, however, are the time-consuming drying of the substances after separation and that some particles cannot be separated well based on the density.
  • a separating device that is set up to bring about the separation by means of electrostatic separation can eliminate such disadvantages. Drying is not required. It is also possible to separate particles of different types that have a comparable particle size or particle mass but different dielectric constants.
  • a method for processing additively manufactured plastic components includes processing the additively manufactured plastic components in at least one process in a process chamber. The method also includes separating, in a separating device, particles that are obtained in the process chamber during the processing of the additively manufactured plastic components in the at least one process, by means of electrostatic separation.
  • the use of a separating device is disclosed, with the separating device operating on the principle of electrostatic separation and serving to separate particles that are obtained via an outlet of a process chamber in which additively manufactured plastic components are processed.
  • FIG. 1 schematically illustrates a system for processing plastic components according to various examples.
  • FIG. 2 schematically illustrates a separation device of a plant according to various examples.
  • FIG. 3 is a flowchart of an example method.
  • the separator can use the principle of electrostatic separation of previously charged particles.
  • mixtures of substances printing powder - printing powder, printing powder - blasting agent, blasting agent - blasting agent
  • foreign body contamination can be separated into different fractions after processing, so that e.g. blasting agent can be used in longer cycles.
  • the separating device is used, which - for example in addition to or as an alternative to other separating concepts such as filters, sieves, cyclones, etc. - applies a process of electrostatic separation (also called electro separation).
  • the separation of printing powder e.g. PA-12 particles, colored PA-12 particles, etc.
  • blasting agent polymer such as polystyrene or glass particles, etc.
  • unspecified foreign particles dust and dirt
  • FIG. 1 schematically illustrates a system 100 which, according to various examples, can be used to post-process additively manufactured plastic components 90 . These plastic components 90 are arranged in a process chamber 130 of the system 100 .
  • the plastic components 90 can be produced by a 3D printing process, for example a powder bed process.
  • the plastic components 90 can be made of a material which is selected but not limited to the group comprising polyamide, in particular polyamide-11 and polyamide-12, thermoplastic polyurethane, aluminum-filled polyamide, in particular aluminum-filled polyamide-12, glass-filled polyamide, carbon-reinforced polyamide , sand, gypsum, metal, composite material, thermoplastics, thermoplastic elastomers, polyolefins, polystyrenes, polyesters, polyimides and thermoplastic elastomers and combinations, blends or copolymers and filled variants (e.g. with glass, carbon fiber, aluminum) thereof.
  • Various techniques described herein make it possible in particular to treat plastic components which are comparatively sensitive to stress, for example in comparison with metal components.
  • plastic components can break if they fall or rub against each other.
  • the advantage of 3D printing is the great degree of freedom in the design of process components.
  • the plastic components typically have to be handled very carefully in order not to damage the surface or geometric elements of the plastic components (due to the high level of design freedom in additive manufacturing, the plastic components can have filigree and/or sensitive geometric elements).
  • Examples of additive manufacturing processes that can be used to produce the plastic components 90 would be, for example: powder bed processes such as (selective) laser sintering (SLS), binder jetting, multijet fusion technologies (MJF), high-speed sintering (HSS), selective absorption fusion (SAF ), cold metal fusion or laser melting; Light-curing processes such as Stereolithography (SLA or STL), Digital Light Production (DLP), Continuous Light Interface Production (CLIP), PolyJet process (PJM), DualCure process, HotLithography and extrusion processes such as Fused Deposition Modeling (FDM), Fused Filament Fabrication (FFF), MultiJet Modeling (MJM), Layer Plastic Deposition, Selective Thermoplastic Electrophotographic Process (STEP).
  • powder bed processes such as (selective) laser sintering (SLS), binder jetting, multijet fusion technologies (MJF), high-speed sintering (HSS), selective absorption fusion (SAF ), cold metal fusion or laser
  • the components which are produced in a powder-based manufacturing or printing process, can be made from a material selected but not limited to the group comprising polyamide, in particular polyamide-11 (PA-11) and polyamide-12 (PA -12), thermoplastic polyurethane, aluminium-filled polyamide, in particular aluminium-filled polyamide-12 glass-filled polyamide, carbon-reinforced polyamide, sand, gypsum, metal, composite material, thermoplastics, thermoplastic elastomers, polyolefins, polypropylene (PP), polystyrenes, polyesters, polyimides and thermoplastic elastomers , thermoplastic polyurethanes (TPU), and combinations, blends or copolymers and filled variants (e.g. with glass, carbon fiber, aluminum) thereof.
  • polyamide in particular polyamide-11 (PA-11) and polyamide-12 (PA -12)
  • thermoplastic polyurethane aluminium-filled polyamide, in particular aluminium-filled polyamide-12 glass-filled polyamide, carbon-reinforced poly
  • Printing powder can include comparatively small particles, for example with a particle size of less than 200 ⁇ m.
  • Grain sizes for printing powder made from PA-11 are 15 to 80 ⁇ m, from PA-12 35 to 90 ⁇ m, from PP 25 to 115 ⁇ m and from TPU at 20 to 140 ⁇ m.
  • the system 100 comprises a plurality of devices 131, 132, 133 which are each set up to process the plastic components 90 in the process chamber 130 in at least one process.
  • the device 131 a blasting nozzle
  • the device 131 could be set up for blasting blasting agent that is obtained from a blasting agent container 170 via a corresponding supply line 171 .
  • the device 132 (a compressed air nozzle) could be set up to inject compressed air.
  • the device 133 (a component holder) could comprise a vibrating drive, grid or troughed belt set up to vibrate the plastic components 90 .
  • Such a component holder could induce different forms of movement, for example translatory and/or rotary movements.
  • the system 100 specifically a blasting system here—to comprise only individual or different combinations of the devices 131-133. This may vary depending on the process to be implemented, such as whether de-wrapping, de-powdering, or surface treatment is desired.
  • the system 100 includes a drain 172 coupled to the process chamber 130 .
  • a mixture of different particles 81, 82 leaves the process chamber 130 via the outlet 172.
  • the drain 172 can have, for example, one or more drain pipes, which can receive substances from the process chamber 130 via openings in a lower region. In general, the drain 172 can be set up to discharge substances from the process chamber 130 .
  • These particles 81, 82 may comprise products of a respective process implemented in the process chamber 130 by means of the devices 131-133. These particles 81, 82 can also include foreign body contaminants such as dust or dirt.
  • At least one type of the particles 81, 82 could be dielectric.
  • At least one type of the particles 81, 82 could be made of plastic.
  • At least one type of particles 81, 82 could be in powder form.
  • At least one type of the particles 81, 82 could have a size in the range of 40 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • At least one type of the particles 81, 82 could be colored.
  • the system 100 includes a separating device 160.
  • the separating device 160 can include several modules.
  • the different modules can use different separation principles. At least one of the separation principles can include electrostatic separation. Other separation principles use, for example, a screen and/or filter and/or a cyclone or inertial separator.
  • the separator 160 can thus use electrostatic separation to separate particles of different types from one another.
  • the particles 81 are fed back into the blasting agent container 170 in particular.
  • the particles 81 can be blasting agent particles of the blasting agent.
  • the particles 82 could also be collected and reused.
  • the system 100 also has a controller 111 .
  • controller 111 could be implemented using a processor that loads and executes program code from memory.
  • the controller 111 could also be implemented by an application specific integrated circuit.
  • An FPGA-based controller would be conceivable.
  • the controller 111 is set up to control the different components of the system 100, for example the separating device 160, the various devices 131-133, etc.
  • TAB. 1 Various examples of processes that can be carried out in a plant 100 as described above. Depending on the process, 172 different substances are obtained at the drain. In some examples, it would be conceivable for a number of such processes to be executed in corresponding operating modes of the system 100 . In this case, the controller 111 can be set up to switch between the different operating modes. For example, different devices 131-133 could be activated. Blasting media could be conveyed from different blasting media containers, depending on the operating mode.
  • abrasive types can be used in the processes described herein. Depending on the type, the abrasive can differ, for example in terms of particle size, granularity, chemical composition and morphology. Other characteristics are flowability, density and electrostatic properties.
  • An example would be blasting media made of plastic, glass, ceramics, natural materials such as nutshell granules, or sand with a grain size of 50 ⁇ m to 650 ⁇ m or mixtures of different materials such as filled plastic granules.
  • the particles can optionally have a particle size in the range from 200 ⁇ m to 600 ⁇ m, further optionally in the range from 400 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • a (plastic) blasting agent can include an agent comprising at least one type of particle during the blasting process, which, if necessary, is also accelerated onto the object to be treated with the aid of a medium, in particular a gas becomes.
  • a plastic blasting agent can be constructed at least partially from a plastic.
  • Polymer blast media selected from the group consisting of polyamides, felted polyamides e.g. glass or metal filled polyamides, resins, polyesters, polystyrenes, polyolefins, polyvinylene, rubber, polyvinylchloride, polyphenylene, polyether, polyurethane, polysaccharide, polyimide, polyamide-6 PA-6), polyacrylates, silicones and blends and copolymers thereof, or from the group consisting of metals, passivated metals, iron, steel, minerals, soot particles, carbon fibers, color particles, ceramics, polymers, alloys or glasses.
  • Typical grain sizes for blasting media made from PA-6 particles or filled PA-6 particles, in particular PA-6 filled with glass particles are 400 to 550 ⁇ m, for blasting media made from polystyrene particles 400 to 600 ⁇ m and for blasting media made from glass particles 200pm to 300pm.
  • a blasting medium circuit between the blasting medium container 170 and the process chamber 130 is formed by the supply line 171, the outflow 172 and the discharge line 174.
  • This allows blasting medium to be removed from the blasting medium container 170 in a blasting process in the process chamber 130 used, and then returned to the abrasive container 170 for future use.
  • the blasting agent can be moved bidirectionally between the blasting agent container 170 and the process chamber 130 along the blasting agent circuit. Separate feed and discharge lines to and from the process chamber are shown in the example in FIG. 1 used.
  • the abrasive cycle can therefore be described as bidirectional.
  • FIG. 2 schematically illustrates different modules of an exemplary implementation of the separation device 160.
  • the separating device can first achieve a rough separation of particles of different types using a sieve or a filter.
  • a corresponding module 205 is provided for this purpose.
  • the particles to be subsequently separated by means of electrostatic separation can be portioned.
  • a module 210 is provided for this purpose.
  • the module 210 could also be used to condition the particles, which are then separated by means of electrostatic separation. For example, it would be conceivable to dry the particles. It would also be possible to add certain substances/particles/shaped bodies that adhere to or absorb particles of a first type to be separated (e.g. foreign body contamination); so that the particles of the first type can then be separated from the particles of the second type (e.g. blasting media).
  • a first type e.g. foreign body contamination
  • blasting media e.g. blasting media
  • the particles are then electrostatically charged in module 215 .
  • electrostatic separation the particles to be separated are first electrically charged.
  • the separating device could achieve the electrostatic separation by contact polarization, charging by a corona field, or triboelectric charging.
  • contact polarization the different types of particles are moved on a rotating roller in a high-voltage electrical field.
  • a charge separation takes place and charges of the same polarity are discharged via the roller.
  • a non-conductive particle falls off the roller along a parabola, while a conductive particle is lifted off the roller by the electrostatic force.
  • the electrostatic separation can also take place by means of a capacitor, in particular by means of a plate capacitor. In order to ensure the most efficient possible separation of the particle mixture, it can also be passed through the condenser several times and/or several condensers can be used in series for the separation.
  • the particles With corona charging, the particles are moved on a rotating roller in a corresponding corona field.
  • a charge separation takes place and charges of the same polarity become - as in the case of the Contact polarization - derived via the roller.
  • a non-conductive particle falls off the roller along a parabola, while a conductive particle is lifted off the roller by the electrostatic force.
  • triboelectric charging With triboelectric charging, different particles are charged according to the so-called tribological series. For example, if two plastic particles of different types touch, the particles experience a different charge according to the triboelectric series.
  • the electron affinity of a material is specified in a triboelectric series. The closer the material in the row is to the positive pole (relative to the other materials being detected), the more electrons it will release when touched or rubbed to a material closer to the negative pole in the row.
  • the contacting of the various particles for triboelectric charging can be brought about, for example, by fluidized beds, pneumatic acceleration by means of a conveying direction, mixer drums, a cyclone, a nozzle system, vibration, etc.
  • different particles can be added as a process product to improve the separation results, based on which the triboelectric charging of the particles to be separated can be changed.
  • a feed could take place via a separate inflow into the process chamber.
  • other particles that promote triboelectric charging are not fed in via a jet nozzle, for example, but are fed in separately in front of the separating device.
  • such particles could not be fed into the process chamber, but before the separating device, for example into the drain. In this way, contamination of the plastic components by such particles for promoting triboelectric charging is avoided.
  • the particles After charging, in module 215 - the particles are in an electric field so that due to the electric charge on the particles, a force accelerates the particles.
  • the force depends on the mass of the particles and the electric charge, so that due to the different acting forces for the different types of particles, different accelerations of the particles in the electric field are achieved, which implements the separation.
  • the separation of the particles after they have been charged can also be implemented in different ways. For example, as already described above in connection with contact polarization or corona charging, an electrostatic roller separator, a chamber separator/free fall separator, a lifting separator with a slide surface instead of a roller, a belt separator or a capacitor, in particular a plate capacitor, etc. can be used .
  • the separating device it would be conceivable for the separating device to have several such separating devices—modules 220, 225—successively connected in series in order to implement a particularly good separation. However, just one cutting device would also be sufficient.
  • different electric fields or different principles for separation in the two modules 220, 225 can be implemented. This ensures that in the various modules 220, 225, for example, different types of particles can be separated, for example only type A from type B and type C in module 220; and then type B from type C in module 225. However, a multiple separation of the same type of particles could also take place in order to achieve greater purity of type.
  • Modules 220, 225 may be implemented along with module 215, at least in some examples.
  • the recovered blasting agent can be put back into the blasting agent circuit (see FIG. 1) and discharges its charge at the next conductive point (e.g. on the housing).
  • Other particle types - e.g. printing powder - are either waste (since thermally impaired) or are fed into a recycling cycle. It would be conceivable that the printing powder is fed to the powder conveyor for renewed printing processes.
  • Abrasive recovery is just one way to separate particles of different types. Below are some general examples of types of particles to be separated, in the context of TAB. 2.
  • TAB. 2 Various examples of types of particles that can be separated from one another by means of electrostatic separation in the separator. Other examples are also possible. For example, in general, a first type of particulate could include process products of a process in the process chamber of the facility and a second type of particulate could include foreign body contaminants.
  • TAB. 2 examples were described of how different types of particles can be separated from one another by means of a separating device.
  • the separation of particles of different types can also take place for different operating modes in which a corresponding system such as system 100 (compare FIG. 1) is operated.
  • the controller 111 could be set up to control the separation device 160, depending on the operating mode (compare TAB. 1 for some examples of processes that can be used depending on the operating mode) different operating parameter values for at least one operating parameter of the electrostatic separation and / or the electrostatic charge (generally of the separating device).
  • the strength of the electric field could be varied depending on the mode of operation.
  • a speed at which a roller is rotated for charging and separating could be varied depending on the operation mode.
  • FIG. 3 is a flowchart of an example method.
  • the method of FIG. 3 can be used in connection with the production and processing of plastic components.
  • the method of FIG. 3 at least partially from the system 100 of FIG. 1 to be implemented.
  • a controller - such as the controller 111 - could be set up to a corresponding Control the various modules and devices to implement the blocks.
  • the plastic components are manufactured.
  • a 3D printing process or another manufacturing process can be used.
  • the plastic components are then obtained in a powder cake as a result of the additive manufacturing process.
  • the plastic components can already be prefabricated. This means that block 3005 is optional.
  • plastic components it would be possible for the plastic components to be received in the powder cake or already unpacked.
  • the plastic components are processed in a process chamber of a corresponding system by means of a corresponding process.
  • a process chamber of a corresponding system For example, one of the processes from Table 1 can be used.
  • the plastic components could be unpacked or de-powdered, for example.
  • the surface could be homogenized.
  • particles obtained in the process chamber during processing of the plastic components in block 3010 are then separated using electrostatic separation.
  • the separating device 160 as described above in connection with FIG. 1 and FIG. 2 can be used.
  • the separation of the particles of different types in block 3015 makes it possible for particles of at least one type to be reused.
  • plastic powder could be reused in another additive manufacturing process (indicated by the dashed arrow to block 3005 in FIG. 3).
  • blasting material could be reused in a further process in the process chamber (indicated by the dashed arrow to block 3010 in FIG. 3).
  • Particles that are not reused could, for example, be disposed of or put to another use. It would be conceivable that, for example, powder that is no longer suitable for the additive manufacturing process, or blasting media that has already broken and can no longer be reused, is used in other processes (as an additive, filler, etc.).
  • the corresponding plant is capable of supporting multiple processes in respective associated modes of operation.
  • block 3020 it could be checked whether another process for processing the plastic components should be carried out in a further iteration of block 3010 in a further operating mode. If this is the case, block 3025 switches between these two processes.
  • certain operating parameters of the system can be adjusted. For example, the blasting medium could be changed. The temperature or pressure could be changed. A vibratory plate could be activated or deactivated, or compressed air could be activated or deactivated.
  • block 3025 also switches between different operating parameter values of at least one operating parameter of the separator used to separate the particles.
  • electrostatic separation techniques in connection with the additive manufacturing of plastic components were described above.
  • materials that occur here and can be separated are: polyamides, polyamide 12 particles, polyamide 11 particles; Polypropylene, polyolefins, thermoplastic polyurethane, thermoplastic elastomers, polypropylene, filled plastic blast media (filled polymers or polystyrene), glass blast media.
  • Printing powder with comparatively small grain sizes of the corresponding particles, for example less than 200 ⁇ m, can also be separated.
  • particles of a first type - such as printing powder PA-12, PA-11, TPU or PP - with comparatively small grain sizes in the range from 15 pm to 140 pm to be separated from particles of a second type - e.g., particles of a first type - such as printing powder PA-12, PA-11, TPU or PP - with comparatively small grain sizes in the range from 15 pm to 140 pm to be separated from particles of a second type - e.g., particles of a first type - such as printing powder PA-12, PA-11, TPU or PP - with comparatively small grain sizes in the range from 15 pm to 140 pm to be separated from particles of a second type - e.g., particles of a second type - with comparatively small grain sizes in the range from 15 pm to 140 pm to be separated from particles of a second type - e.g., particles of a second type - with comparatively small grain sizes in the range from 15 pm to 140 pm to be separated from particles of a second type - e.g
  • Blasting media such as glass, polystyrene, PA-6 - with comparatively large grain sizes in the range from 200 pm to 600 pm.
  • particles of a first type which have grain sizes in the range from 15 ⁇ m to 140 ⁇ m
  • particles of a second type which, for example, have grain sizes in the range from 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • Particles of different types from different materials, but which have overlapping grain size distributions, could also be separated from one another, for example blasting media from blasting media (various materials for blasting media were disclosed above) with grain sizes in the range from 200 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • Electro-separation is a more efficient process with better results than conventional sieving/filtering.
  • the principle is also used as an electrostatic precipitator in the purification of gases (separation of dust particles and gas), or in the recycling of plastic from waste processing (separation of different plastics with similar densities and sizes).
  • the separation device is connected to a drain from the process chamber.
  • the separating device could also be arranged separately from the process chamber or its drain, for example in a separate housing.
  • particles that are removed from the process chamber and, for example, have been collected in a container could be fed to the separating device from time to time.
  • the particle types can then be separated and some of the cleaned materials can be reused in the plant.
  • techniques have been described above that are used for the post-processing of plastic components that were obtained by means of an additive manufacturing process. In general, it would also be conceivable to use these techniques for other components. Examples would be, for example, metallic components, ceramic components, quartz components or components made from a composite material. Plastic components that are obtained in an injection molding process could be reworked.

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Abstract

Es werden Techniken beschrieben, um unterschiedliche Typen von Partikeln (81, 82) mittels einer Trenneinrichtung (160) zu trennen, wobei die Trenneinrichtung (160) das Prinzip der elektrostatischen Separation verwendet. Die Partikel (81, 82) werden im Zusammenhang mit der Bearbeitung additiv gefertigten Kunststoffbauteilen (90) erhalten.

Description

B E S C H R E I B U N G
BEARBEITUNG VON ADDITIV GEFERTIGTEN KUNSTSTOFFBAUTEILEN UND ELEKTROSTATISCHE SEPARATION
TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen Techniken, um additiv gefertigte Kunststoffbauteile zu bearbeiten, beispielsweise zu entpacken oder zu entpulvern oder um die Oberfläche zu behandeln. Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen insbesondere die Verwendung des Prinzips der elektrostatischen Separation, um unterschiedliche Partikel in diesem Zusammenhang voneinander zu trennen.
HINTERGRUND
Bauteile, zum Beispiel Kunststoffbauteile, die mittels eines additiven Fertigungsprozesses - beispielsweise einem 3-D Druckverfahren - hergestellt werden, werden typischerweise nach Abschluss des additiven Fertigungsprozesses (nach-)bearbeitet. Insbesondere können die Bauteile zum Beispiel entpackt oder entpulvert werden. Es kann auch eine Verdichtung der Oberfläche der additiv gefertigten Kunststoffbauteile erfolgen. Es sind entsprechende Anlagen bekannt, die ein solches Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen ermöglichen.
Oftmals kann es im Zusammenhang mit solchen Techniken erstrebenswert sein, bestimmte Prozessmatenalien wiederzuverwenden. Um eine Wiederverwendung von Prozessmaterialien zu gewährleisten, ist es erforderlich, diejenigen Stoffe, die wiederverwendet werden sollen, von anderen Stoffen zu trennen, beispielsweise von Fremdkörper-Verunreinigungen oder anderem Abfall. KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Techniken anzugeben, welche eine Wiederverwendung von Prozessmatenalien im Zusammenhang mit der Fertigung und Bearbeitung von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
Gemäß einem Beispiel umfasst eine Anlage zum Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen eine Prozesskammer. Außerdem umfasst die Anlage mindestens eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, um die additiv gefertigten Kunststoffbauteile in der Prozesskammer in mindestens einem Prozess zu bearbeiten. Außerdem umfasst die Anlage auch einen Abfluss. Dieser ist derart angeordnet, dass Partikel aus der Prozesskammer vom Abfluss abgeführt werden. Außerdem umfasst die Anlage auch eine Trenneinrichtung. Diese ist eingerichtet, um eine Trennung der Partikeln unterschiedlichen Typs mittels elektrostatischer Separation zu bewirken.
Mittels solcher Techniken kann es möglich sein, Partikel zumindest eines Typs wieder zu verwenden. Bestimmte Prozessmaterialien können also „recycelt“ werden. Dies liegt daran, dass diese Partikel des wiederzuverwendenden Typs nicht mit Partikeln anderer Typen verunreinigt sind. Die Trenneinrichtung, die mittels elektrostatischer Separation die Trennung bewirkt, kann die Partikel der unterschiedlichen Typen besonders gut also besonders sortenrein trennen.
Der Abfluss kann also eingerichtet sein, um Stoffe aus der Prozesskammer abzuführen. Dazu kann der Abfluss ein oder mehrere Abflussrohre aufweisen. Der Abfluss kann ein oder mehrere Öffnungen hinzu Prozesskammer aufweisen. Der Abfluss kann ein oder mehrere Abflussrohre aufweisen, die weg von der Prozesskammer führen.
Es wäre z.B. denkbar, dass die Trenneinrichtung mit dem Abfluss verbunden ist. Beispielsweise könnte die Trenneinrichtung in einem solchen Abflussrohr angeordnet sein oder mit einem solchen Abflussrohr verbunden sein. Die Trenneinrichtung trennt also Partikel, die über den Abfluss gesammelt werden, also z.B. Prozessprodukte oder Fremdkörper-Verunreinigungen, usw. Die Trenneinrichtung kann auch separat angeordnet sein. Beispielsweise kann ein händisches Umfüllen von Partikeln, die am Abfluss erhalten werden, in die Trenneinrichtung notwendig sein. Beispielsweise könnten Partikel nach dem Abfluss in einem Behälter gesammelt werden. Die im Behälter gesammelten Partikel können dann in die Trenneinrichtung umgefüllt werden.
Die Trenneinrichtung könnte - wenn beispielsweise ein geschlossener Kreislauf von Prozessmitteln verwendet wird - auch vor einem Zufluss zur Prozesskammer angeordnet sein.
Als allgemeine Regel kann die Anlage ein oder mehrere Prozesse implementieren. Beispielsweise können in unterschiedlichen Betriebsmodi unterschiedliche Prozesse implementiert werden.
Beispiele für Prozesse, die entweder individuell oder auch nacheinander in ein und derselben Prozesskammer der Anlage implementiert werden können, wären zum Beispiel: Entpacken der additiv gefertigten Kunststoffbauteile, zum Beispiel mittels eines Rüttelantriebs und/oder mittels Druckluft; Reinigen der additiv gefertigten Kunststoffbauteile, zum Beispiel mittels Druckluft; Entpulvern der additiv gefertigten Kunststoffbauteile mittels Strahlen mit Strahlmittel; sowie Behandeln einer Oberfläche der additiv gefertigten Kunststoffbauteile, beispielsweise mittels Strahlen mit Strahlmittel, um die Oberfläche zu glätten oder zu verdichten.
Die Anlage könnte also eine Strahlanlage sein. Strahlanlagen werden zur Behandlung von Oberflächen von Bauteilen verwendet. Dabei wird Strahlmittel (manchmal auch als Strahlmedium oder Strahlgut bezeichnet) in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer Strahldüse oder eines Schleuderrads gestrahlt, wobei sich die zu behandelnden Prozessbauteile in der Prozesskammer befinden. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlmittels mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Beispielsweise können Schmutz oder Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt werden, Porosität reduziert werden, optische Effekte erzielt werden, weitere Nachbearbeitungen beeinflusst werden, usw.
Bei der Bearbeitung von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen werden die Kunststoffbauteile also entpackt, entpulvert und die Oberfläche bearbeitet (beispielsweise verdichtet oder mattiert). In diesen Prozessen fallen am Abfluss der jeweiligen Prozesskammer Stoffgemische an, die z.B. aus Druckpulver und Strahlmittel oder auch aus unterschiedlichen Strahlmitteln oder einer Mischung von Strahlmittel oder Druckpulver mit Fremdkörper-Verunreinigungen (z.B. Staub, Dreck) bestehen. Ebenfalls kann es sich auch um unterschiedliche Druckpulver oder Pulverreste handeln wie z.B. Pulver von bereits gefärbten Bauteilen, das sich ggf. mit anderem Druckpulver mischen kann, Druckpulver aus unterschiedlichen Materialien oder durch den Druckprozess thermisch beeinträchtigtes und nicht-beeinträchtigtes Pulver.
Wenn diese Stoffgemische nicht zu einem gewissen Grad getrennt werden, erschwert das maßgeblich die Wiederverwendung. So kann z.B. verunreinigtes Strahlmittel nicht uneingeschränkt weiterverwendet werden. Ebenfalls leidet die Qualität der Strahlprozesse, wenn sich unterschiedliche Strahlmittel (z.B. Kunststoffstrahlmittel und Glasstrahlmittel) vermischen. Das führt dazu, dass das Strahlmittel wesentlich früher getauscht werden muss, da die Funktionsfähigkeit nicht mehr gegeben ist.
Eine Entsorgung von Strahlmittel ist ebenfalls teuer und aufwändig, da diese oftmals Composite-Material enthalten.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können all solche Prozesse von einer Trenneinrichtung, die eine Trennung unterschiedliche Typen von Partikel mittels elektrostatische Separation bewirkt, profitieren.
Solche Techniken beruhen auf der Erkenntnis, dass - um einen gewissen Grad an Sauberkeit in der Anlage zu gewährleisten (und eine Fremdkontamination zu verhindern) - eine Trennung beispielsweise von Strahlmittel, welches wiederverwendet werden soll und sonstigen Partikeln (Staub etc.) hilfreich ist. Für qualitativ hochwertige Prozesse, die Prozessprodukte wiederverwenden, ist es hilfreich, dass die verwendeten Prozessprodukte effizient gereinigt werden können, sodass diese in längeren Zyklen in einem Kreislauf wiederverwendet werden können.
In Referenzimplementierungen erfolgt eine Trennung von Partikeln unterschiedlichen Typs mittels Filter und Sieb. Dabei werden in solchen Referenzimplementierungen durch Absaugungssysteme die Stoffe durch unterschiedliche Filterstufen geführt und/oder z.B. mittels eines Zyklons bzw. Trägheitsabscheiders getrennt. Die Abscheidung und Filterung in einzelne Fraktionen basiert bei solchen Referenzimple- mentierungen auf Partikelgröße bzw. Partikelmasse, sodass bestimmte Stoffgemische nicht sortenrein getrennt werden können. Speziell bei (im Besonderen gefärbten) Polyamid-12 (PA-12), Polyamid-11 (PA-11 ) oder TPU Partikeln, die z.B. Druckpulver bei der additiven Fertigung der Kunststoff-Bauteile verwendet werden, kann in Referenzimplementierungen beobachten werden, dass die Partikel beispielsweise auch durch auftretende Van-der-Waals-Kräfte, an Strahlmittel-Partikeln anhaften und eine Trennung mit Siebeinrichtungen nicht effizient bewerkstelligt wird. In weiteren Referenzimplementierungen erfolgt eine solche Trennung mittels Schwimm/Sink-Ver- fahren bzw. Dichtetrennung. Nachteile sind bei solchen Referenzimplementierungen jedoch das aufwändige Trocknen der Stoffe nach der Trennung und dass basierend auf der Dichte manche Partikel nicht gut getrennt werden kann.
Eine Trenneinrichtung, die eingerichtet ist, um die Trennung mittels elektrostatische Separation zu bewirken, kann solche Nachteile beheben. Ein Trocknen ist nicht erforderlich. Es können auch Partikel unterschiedlicher Typen getrennt werden, die eine vergleichbare Partikelgröße oder Partikelmasse aufweisen, aber unterschiedliche dielektrische Konstanten.
Gemäß einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen das Bearbeiten der additivgefertigten Kunststoffbauteile in mindestens einem Prozess in einer Prozesskammer. Außerdem umfasst das Verfahren das Trennen, in einer Trenneinrichtung, von Partikeln, die in der Prozesskammer während des Bearbeitens der additiv gefertigten Kunststoffbauteilen dem mindestens einen Prozess erhalten werden, mittels elektrostatischer Separation.
Gemäß einem Beispiel wird die Verwendung einer Trenneinrichtung offenbart, wobei die Trenneinrichtung basierend auf dem Prinzip der elektrostatischen Separation operiert und der Trennung von Partikeln dient, die über einen Abfluss einer Prozesskammer, in der additiv gefertigte Kunststoffbauteile bearbeitet werden, erhalten werden.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 illustriert schematisch eine Anlage zur Bearbeitung von Kunststoffbauteilen gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 2 illustriert schematisch eine Trenneinrichtung einer Anlage gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Nachfolgend werden Techniken im Zusammenhang mit der Bearbeitung von additiv gefertigten Kunststoffpartikeln in einer Prozesskammer beschrieben.
Es wird beschrieben, wie eine Trenneinrichtung verwendet werden kann, um Partikel, die in einer Prozesskammer anfallen bzw. dieser entnommen werden, zu trennen. Die Trenneinrichtung kann das Prinzip der elektrostatischen Separation von zuvor aufgeladenen Partikeln verwenden.
Die Nutzung der elektrostatischen Separation zur Reinigung von Strahl- und Druckmedien in der Nachbearbeitung der additiven Fertigung wird nachfolgend offenbart.
Mittels der hierin beschriebenen Technik lassen sich also Stoffgemische (Druckpulver- Druckpulver, Druckpulver-Strahlmittel, Strahlmittel-Strahlmittel) und Fremdkörper-Verunreinigungen nach Bearbeitungsprozessen in unterschiedliche Fraktionen besonders sortenrein trennen, sodass z.B. Strahlmittel in längeren Zyklen verwendet werden kann. Um diese besonders sortenreine Trennung zu ermöglichen, wird die Trenneinrichtung verwendet, die - beispielsweise zusätzlich oder alternativ zu anderen Trenn- Konzepten wie Filter, Sieb, Zyklon etc. - ein Verfahren der elektrostatischen Separation (auch Elektroscheidung genannt) anwendet.
In einem konkreten Beispiel wird die Trennung von Druckpulver (z.B. PA-12 Partikel, gefärbte PA-12 Partikel, usw.) und Strahlmittel (Polymer wie z.B. Polystyrol oder Glaspartikel, usw.) und nicht näher definierte Fremdpartikel (Staub und Dreck) ermöglicht.
FIG. 1 illustriert schematisch eine Anlage 100, die gemäß verschiedener Beispiele dazu verwendet werden kann, um additiv gefertigte Kunststoffbauteile 90 nachzubearbeiten. Diese Kunststoffbauteile 90 sind in einer Prozesskammer 130 der Anlage 100 angeordnet.
Die Kunststoffbauteile 90 können durch ein 3-D-Druckverfahren hergestellt werden, beispielsweise ein Pulverbettverfahren.
Die Kunststoffbauteile 90 können aus einem Material hergestellt sein, welches ausgewählt aber nicht begrenzt aus der Gruppe, umfassend Polyamid, insbesondere Po- lyamid-11 und Polyamid-12, thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Polyamid, insbesondere aluminiumgefülltes Polyamid-12, glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid, Sand, Gips, Metall, Verbundwerkstoff, thermoplastischen Kunststoffe, thermoplastische Elastomere, Polyolefine, Polystyrole, Polyester, Polyimide und thermoplastische Elastomere und Kombinationen, Blends oder Copolymere und gefüllte Varianten (z.B. mit Glas, Carbonfaser, Aluminium) hiervon. Verschiedene hierin beschriebene Techniken ermöglichen es insbesondere Kunststoffbauteile zu behandeln, die - zum Beispiel im Vergleich mit Metall-Bauteilen - vergleichsweise empfindlich gegenüber Belastung sind. Kunststoff-Bauteile können zum Beispiel brechen, wenn sie herunterfallen oder gegeneinander reiben. Der Vorteil beim 3D-Druck besteht aus dem großen Freiheitsgrad bei der Gestaltung von Prozessbauteilen. Dies bedeutet aber auf der anderen Seite, dass die Komplexität bei der Prozes- sierung von Kunststoff-Bauteilen zunimmt. Die Kunststoff-Bauteile müssen typischerweise sehr vorsichtig behandelt werden, um die Oberfläche oder Geometrieelemente der Kunststoff-Bauteile nicht zu beschädigen (durch die hohe Gestaltungsfreiheit bei der additiven Fertigung können die Kunststoff-Bauteile filigrane und/oder empfindliche Geometrieelemente aufweisen).
Beispiele für additive Fertigungsverfahren, die zur Herstellung der Kunststoffbauteile 90 verwendet werden können, wären z.B.: Pulverbettverfahren, wie (selektives) Lasersintern (SLS), Binder Jetting, Multijet Fusion Technologien (MJF), Highspeed Sintering (HSS), Selective Absorption Fusion (SAF), Cold Metal Fusion oder Laserschmelzverfahren; lichthärtenden Verfahren, wie Stereolithographie (SLA oder STL), Digital Light Production (DLP), Continuous Light Interface Production (CLIP), PolyJet Verfahren (PJM), DualCure-Verfahren, HotLithography sowie Extrusionsverfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM), Fused Filament Fabrication (FFF), MultiJet Modeling (MJM), Layer Plastic Deposition, Selective Thermoplastic Electrophotographic Process (STEP).
Die Bauteile, die in einem pulverbasierten Fertigungs- bzw. Druckverfahren hergestellt werden, können aus einem Material hergestellt sein, ausgewählt aber nicht begrenzt aus der Gruppe, umfassend Polyamid, insbesondere Polyamid-11 (PA-11 ) und Poly- amid-12 (PA-12), thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Polyamid, insbesondere aluminiumgefülltes Polyamid-12 glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid, Sand, Gips, Metall, Verbundwerkstoff, thermoplastischen Kunststoffe, thermoplastische Elastomere, Polyolefine, Polypropylen (PP), Polystyrole, Polyester, Polyimide und thermoplastische Elastomere, thermaplastische Polyuretane (TPU),und Kombinationen, Blends oder Copolymere und gefüllte Varianten (z.B. mit Glas, Carbonfaser, Aluminium) hiervon.
Druckpulver kann vergleichsweise kleine Partikel umfassen, z.B. mit einer Korngröße von kleiner als 200 pm. Korngrößen für Druckpulver aus PA-11 sind 15 bis 80 pm, aus PA-12 35 bis 90 pm, aus PP 25 bis 115 pm und aus TPU bei 20 bis 140 pm.
Als allgemeine Regel können in den beschriebenen Verfahren unterschiedlichste Typen von Druckpulvern verwendet werden. Das Druckpulver kann sich, je nach Typ, zum Beispiel hinsichtlich Korngröße, Granularität, chemischer Zusammensetzung und Morphologie unterscheiden. Weitere Charakteristiken sind Fließfähigkeit, Dichte und elektrostatische Eigenschaften. Ein Beispiel wäre Druckpulver PA-12 bzw. PA2200 oder Druckpulver PA-11 bzw. PA-1101 von 15 pm bis 85 pm. Die Anlage 100 umfasst mehrere Vorrichtungen 131 , 132, 133, die jeweils eingerichtet sind, um die Kunststoffbauteile 90 in der Prozesskammer 130 in mindestens einem Prozess zu bearbeiten. Beispielsweise könnte die Vorrichtung 131 (eine Strahldüse) zum Strahlen von Strahlmittel, dass aus einem Strahlmittel-Behälter 170 über eine entsprechende Zuleitung 171 erhalten wird, eingerichtet sein. Die Vorrichtung 132 (eine Druckluftdüse) könnte eingerichtet sein, um Druckluft einzustrahlen. Die Vorrichtung 133 (ein Bauteilhalter) könnte einen Rüttel-Antrieb, ein Gitter oder ein Muldenband umfassen, der eingerichtet ist, um die Kunststoffbauteile 90 zu rütteln. Ein solcher Bauteilhalter könnte unterschiedliche Formen der Bewegung induzieren, beispielsweise translatorische und/oder rotatorische Bewegungen.
Als allgemeine Regel wäre es denkbar, dass die Anlage 100 - hier konkret eine Strahlanlage - jeweils nur einzelne oder unterschiedliche Kombinationen der Vorrichtungen 131 -133 umfasst. Dies kann je nach zu implementierendem Prozess variieren, beispielsweise je nachdem ob ein Entpacken, Entpulvern oder Behandeln der Oberfläche gewünscht ist.
Die Anlage 100 umfasst einen Abfluss 172 der mit der Prozesskammer 130 gekoppelt ist. Ein Gemisch unterschiedlicher Partikel 81 , 82 verlässt die Prozesskammer 130 über den Abfluss 172.
Der Abfluss 172 kann zum Beispiel ein oder mehrere Abflussrohre aufweisen, die in einem unteren Bereich über Öffnungen Stoffe aus der Prozesskammer 130 aufnehmen können. Allgemein kann der Abfluss 172 dazu eingerichtet sein, Stoffe aus der Prozesskammer 130 abzuführen. Diese Partikel 81 , 82 können Produkte eines jeweiligen Prozesses, der in der Prozesskammer 130 mittels der Vorrichtungen 131-133 implementiert wird, umfassen. Diese Partikel 81 , 82 können auch Fremdkörper-Verunreinigungen wie Staub oder Dreck umfassen.
Zumindest ein Typ der Partikel 81 , 82 könnte dielektrisch sein.
Zumindest ein Typ der Partikel 81 , 82 könnte aus Kunststoff sein.
Zumindest ein Typ der Partikel 81 , 82 könnte in Pulverform vorliegen.
Zumindest ein Typ der Partikel 81 , 82 könnte eine Größe im Bereich von 40 pm bis 600 pm aufweisen.
Zumindest ein Typ der Partikel 81 , 82 könnte gefärbt sein.
Um die unterschiedlichen Typen der Partikel 81 , 82 zu trennen, umfasst die Anlage 100 eine Trenneinrichtung 160. Die Trenneinrichtung 160 kann mehrere Module umfassen. Die unterschiedlichen Module können unterschiedliche Trennungsprinzipien einsetzen. Zumindest eines der Trennungsprinzipien kann dabei elektrostatische Separation umfassen. Andere Trennungsprinzipien verwenden zum Beispiel ein Sieb und/oder Filter und/oder einen Zyklon bzw. Trägheitsabscheider.
Die Trenneinrichtung 160 kann also elektrostatische Separation dazu verwenden, um Partikel unterschiedlichen Typs voneinander zu trennen.
Die Trenneinrichtung 160 umfasst im dargestellten Beispiel der FIG. 1 zwei Ableitungen 173, 174 und die unterschiedlichen Typen der Partikel 81 , 82 verlassen die Trenneinrichtung 160 - wegen der erfolgten Trennung - über die unterschiedlichen Ableitungen 173, 174. Die Partikel 81 werden insbesondere in den Strahlmittel-Behälter 170 rückgeführt. Die Partikel 81 können nämlich Strahlmittel-Partikel des Strahlmittels sein.
Auch die Partikel 82 könnten aufgefangen und wiederverwendet werden.
Dabei ist eine solche Implementierung der Trenneinrichtung 160 gemäß FIG. 1 rein beispielhaft. Andere Implementierungen wären denkbar, zum Beispiel mit mehr als zwei Ableitungen, Ableitungen, die zu anderen Behältern führen, usw. Es wäre insbesondere auch denkbar, dass die Trenneinrichtung 160 z.B. zwischen dem Strahlmittel-Behälter 170 und der Prozesskammer 130 angeordnet ist; also entlang der Zuleitung 171. Derart kann eine „Vorfilterung“ von Partikeln erfolgen, bevor diese gestrahlt werden. Die Anlage 100 weist auch eine Steuerung 111 auf. Beispielsweise könnte die Steuerung 111 mittels eines Prozessors implementiert sein, der Programmcode aus einem Speicher lädt und ausführt. Die Steuerung 111 könnte auch durch einen applikationsspezifischen integrierten Schaltkreis implementiert sein. Eine FPGA-basierte Steuerung wäre denkbar. Die Steuerung 111 ist eingerichtet, um die unterschiedlichen Komponenten der Anlage 100, beispielsweise die Trenneinrichtung 160, die verschiedenen Vorrichtungen 131 - 133 usw. anzusteuern.
Einige beispielhafte Prozesse, die von der Anlage 100 implementiert werden können, sind nachfolgend in TAB. 1 beschrieben.
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
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TAB. 1 : Verschiedene Beispiele für Prozesse, die in einer Anlage 100, wie sie voranstehend beschrieben wird, ausgeführt werden können. Je nach Prozess werden am Abfluss 172 unterschiedliche Stoffe erhalten. In manchen Beispielen wäre es denkbar, dass mehrere solche Prozesse in entsprechenden Betriebsmodi der Anlage 100 ausgeführt werden. Dabei kann die Steuerung 111 eingerichtet sein, um zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi umzuschalten. Beispielsweise könnten unterschiedliche Vorrichtungen 131-133 aktiviert werden. Es könnte Strahlmittel aus unterschiedlichen Strahlmittel-Behältern gefördert werden, je nach Betriebsmodus.
Es können unterschiedliche Strahlmittel beim Entpulvern oder einer Oberflächenbehandlung eingesetzt werden (vgl. TAB. 1 ). Als allgemeine Regel können in den hierin beschriebenen Verfahren unterschiedlichste Typen von Strahlmittel verwendet werden. Das Strahlmittel kann sich, je nach Typ, zum Beispiel hinsichtlich Korngröße, Gra- nularität, chemischer Zusammensetzung und Morphologie unterscheiden. Weitere Charakteristiken sind Fließfähigkeit, Dichte und elektrostatische Eigenschaften. Ein Beispiel wäre Strahlmittel aus Kunststoff, Glas, Keramik, Naturstoffen wie Nussschalengranulate, oder Sand mit einer Korngröße von 50 pm bis 650 pm oder Mischungen der verschiedenen Materialien wie z.B. gefülltes Kunststoffgranulat.
Die Partikel können optional eine Korngröße im Bereich von 200 pm bis 600 pm, weiter optional im Bereich von 400 pm bis 600 pm aufweisen.
Ein (Kunststoff)-Strahlmittel kann ein mindestens eine Partikelsorte umfassendes Mittel beim Strahlvorgang umfassen, dass zudem, falls erforderlich, noch mit Hilfe eines Mediums, insbesondere ein Gas, auf den zu behandelnden Gegenstand beschleunigt wird. Insbesondere kann dabei ein Kunststoffstrahlmittel zumindest teilweise aus einem Kunststoff aufgebaut sein.
Strahlmittel aus Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, gefühlte Polyamide z.B. mit Glas oder Metall gefüllte Polyamide, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyvinylchloriden, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyamid-6 (PA-6), Polyac- rylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon, oder aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, passivierten Metallen, Eisen, Stahl, Mineralien, Rußpartikel, Koh- lefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern.
Typische Korngrößen für Strahlmittel aus PA-6-Partiken oder gefüllten PA-6-Partikeln, insbesondere mit Glas-Partikeln gefülltes PA-6 sind 400 bis 550 pm, für Strahlmittel aus Polystyrol-Partikeln 400 bis 600 pm und für Strahlmittel aus Glas-Partikeln 200 pm bis 300 pm.
Ein Strahlmittel-Kreislauf zwischen dem Strahlmittel-Behälter 170 und der Prozesskammer 130 wird ausgebildet durch die Zuleitung 171 , den Abfluss 172 und die Ableitung 174. Dadurch kann Strahlmittel aus dem Strahlmittel-Behälter 170 entnommen werden, in einem Strahl-Prozess in der Prozesskammer 130 eingesetzt werden, und dann wieder in den Strahlmittel-Behälter 170 für zukünftige Verwendung rückgeführt werden. Das bedeutet, in anderen Worten, dass das Strahlmittel bidirektional zwischen dem Strahlmittel-Behälter 170 und der Prozesskammer 130 bewegt werden kann, entlang des Strahlmittel-Kreislaufs. Getrennte Zu- und Ableitungen zur und von der Prozesskammer werden im Beispiel der FIG. 1 verwendet. Der Strahlmittel-Kreislauf kann also als bidirektional bezeichnet werden.
Nachfolgend werden Details zur Trenneinrichtung im Zusammenhang mit FIG. 2 diskutiert.
FIG. 2 illustriert schematisch unterschiedliche Module einer beispielhaften Implementierung der Trenneinrichtung 160.
Optional kann die Trenneinrichtung zunächst eine grobe Separation Partikel unterschiedlicher Typen mittels eines Siebs oder eines Filters erreichen. Dazu in ein entsprechendes Modul 205 vorgesehen. Dann kann optional eine Portionierung der nachfolgend mittels elektrostatischer Separation zu trennender Partikel erfolgen. Dazu ist ein Modul 210 vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich könnte mittels des Moduls 210 auch eine Konditionierung der Partikel, die anschließend mittels elektrostatischer Separation getrennt werden, erfolgen. So wäre es beispielsweise denkbar, die Partikel zu trocknen. Möglich wäre auch die Zugabe von bestimmten Stoffen/Partikel/Formkörpern, die an zu trennenden Partikeln eines ersten Typs (z.B. Fremdkörper-Verunreinigungen) haften oder diese aufnehmen; sodass anschließend die Partikel ersten Typs von Partikeln zweiten Typs (z.B. Strahlmittel) getrennt werden können.
Dann erfolgt in im Modul 215 eine elektrostatische Aufladung der Partikel. Bei der elektrostatischen Separation werden die zu trennenden Partikel zunächst elektrisch aufgeladen. Je nach dielektrischer Konstante des Materials der verschiedenen Partikel erfolgt eine unterschiedlich starke Aufladung bzw. eine unterschiedlich starke (posi- tive/negative) Polung.
Es gibt unterschiedliche technische Möglichkeiten, um die Aufladung im elektrischen Feld zu implementieren. Beispielsweise könnte die Trenneinrichtung die elektrostatische Separation durch eine Kontaktpolarisation, Aufladung durch ein Coronafeld, oder eine triboelektrische Aufladung erreichen. Bei der Kontaktpolarisation werden die unterschiedlichen Typen von Partikeln auf einer sich drehenden Walze in einem elektrischen Hochspannungsfeld bewegt. Bei beispielsweise einem leitenden Partikel erfolgt eine Ladungstrennung und gleichpolige Ladungen werden über die Walze abgeleitet. Ein nicht-leitender Partikel fällt entlang einer Parabel von der Walze, wohingegen ein leitender Partikel durch die elektrostatische Kraftwirkung von der Walze abgehoben wird. In einer Variante kann die elektrostatische Separation auch mittels eines Kondensators, insbesondere mittels eines Plattenkondensators, erfolgen. Um eine möglichst effiziente Trennung des Partikelgemisches zu gewährleisten, kann dieses weiterhin auch mehrfach durch den Kondensator geleitet werden und/oder zur Trennung mehrere Kondensatoren hintereinander verwendet werden.
Bei der Koronaaufladung werden die Partikel auf einer sich drehenden Walze in einem entsprechenden Korona-Feld bewegt. Bei beispielsweise einem leitenden Partikel erfolgt eine Ladungstrennung und gleichpolige Ladungen werden - wie bei der Kontaktpolarisation - über die Walze abgeleitet. Ein nicht-leitender Partikel fällt entlang einer Parabel von der Walze, wohingegen ein leitender Partikel durch die elektrostatische Kraftwirkung von der Walze abgehoben wird.
Bei der triboelektrischen Aufladung werden unterschiedliche Partikel entsprechend der sogenannten tribologischen Reihe geladen. Berühren sich zum Beispiel zwei Kunststoff-Partikel unterschiedlichen Typs, so erfahren die Partikel gemäß der triboelektrischen Reihen eine unterschiedliche Aufladung. In einer Triboelektrischen Reihe wird die Elektronenaffinität eines Materials angegeben. Je näher das Material in der Reihe am positiven Pol steht (in Relation zu den anderen erfassten Materialien), umso mehr Elektronen wird es bei Berührung oder Reibung an ein Material abgegeben, welches näher am negativen Pol der Reihe steht.
Die Kontaktierung der verschiedenen Partikel zur triboelektrischen Aufladung kann zum Beispiel durch Wirbelschichten, eine pneumatische Beschleunigung mittels Förderrichtung, Mischertrommeln, einen Zyklon, ein Düsensystem, Vibration, etc. herbeigeführt werden.
Optional können als Prozessprodukt zur Verbesserung der Trennergebnisse unterschiedliche Partikel zugeführt werden, aufgrund derer die triboelektrische Aufladung der zu trennenden Partikel verändert werden kann. Beispielsweise könnte eine solche Zuführung über einen separaten Zufluss in die Prozesskammer erfolgen. Das bedeutet, dass solche weiteren Partikel, die die triboelektrische Aufladung fördern, beispielsweise nicht über eine Strahldüse zugeführt werden, sondern separat vor der Trenneinrichtung zugeführt werden. Beispielsweise könnten solche Partikel nicht in die Prozesskammer zugeführt werden, sondern vor der Trenneinrichtung, beispielsweise in den Abfluss. Derart wird eine Kontamination der Kunststoffbauteile durch solche Partikel zur Förderung der triboelektrischen Aufladung vermieden.
Nach der Aufladung, in Modul 215 - befinden sich die Partikel in einem elektrischen Feld, so dass aufgrund der elektrischen Ladung der Partikel eine Kraft die Partikel beschleunigt. Die Kraft hängt ab von der Masse der Partikel und der elektrischen Ladung, so dass durch die unterschiedlichen wirkenden Kräfte für die unterschiedlichen Typen von Partikel unterschiedliche Beschleunigungen der Partikel im elektrischen Feld erreicht werden, wodurch die Trennung implementiert wird. Die Trennung der Partikel, nachdem diese aufgeladen wurden, kann auch unterschiedlich implementiert werden. Beispielsweise kann - wie bereits obenstehend im Zusammenhang mit der Kontaktpolarisation oder der Korona-Aufladung beschrieben, ein elektrostatischer Walzenscheider, ein Kammerscheider/Freifallscheider, ein Aushebescheider mit einer Rutschfläche anstatt einer Walze, ein Bandscheider oder ein Kondensator, insbesondere ein Plattenkondensator, usw. verwendet werden.
In manchen Beispielen wäre es denkbar, dass die Trenneinrichtung mehrere solche Scheideeinrichtungen - Module 220, 225 - nacheinander in Serienschaltung aufweist, um eine besonders gute Trennung zu implementieren. Es wäre aber auch nur eine Scheideeinrichtung ausreichend.
Beispielsweise können unterschiedliche elektrische Felder oder unterschiedliche Prinzipien für die Trennung in den beiden Modulen 220, 225 implementiert werden. Dadurch wird erreicht, dass in den verschiedenen Modulen 220, 225 beispielsweise unterschiedliche Typen von Partikeln getrennt werden können, zum Beispiel erst Typ A von Typ B und Typ C in Modul 220; und anschließend Typ B vom Typ C in Modul 225. Es könnte aber auch eine mehrfache Trennung desselben Typs von Partikeln erfolgen, um eine größere Sortenreinheit zu erzielen.
Die Module 220, 225 können zumindest in manchen Beispielen zusammen mit dem Modul 215 implementiert sein.
Mittels einer solchen Trenneinrichtung 160 ist es also im gezeigten möglich, Strahlmittel wiederzugewinnen und von anderen Partikeln zu trennen (wobei allgemein auch andere Partikeltypen getrennt werden können).
Das wiedergewonnene Strahlmittel kann zurück in den Strahlmittel-Kreislauf (vgl. FIG. 1 ) gegeben werden und entlädt seine Ladung an der nächsten leitfähigen Stelle (z.B. am Gehäuse). Andere Partikeltypen - z.B. Druckpulver - sind entweder Abfall (da thermisch beeinträchtigt) oder wird ggf. einem Recylingkreislauf zugeführt. Es wäre denkbar, dass das Druckpulver der Pulverförderung für erneute Druckvorgänge zugeführt wird.
Die Wiedergewinnung von Strahlmittel ist nur eine Möglichkeit, um Partikel unterschiedlichen Typs zu trennen. Nachfolgend werden einige allgemeine Beispiele von zu trennenden Typen von Partikeln beschrieben, im Zusammenhang mit TAB. 2.
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TAB. 2: Verschiedene Beispiele für Typen von Partikeln, die mittels elektrostatischer Separation in der Trenneinrichtung voneinander getrennt werden können. Es sind auch andere Beispiele möglich. Beispielsweise könnte allgemein ein erster Typ von Partikeln Prozessprodukte eines Prozesses in der Prozesskammer der Anlage umfassen und ein zweiter Typ von Partikeln Fremdkörper-Verunreinigungen umfassen.
In TAB. 2 wurden Beispiele beschrieben, wie mittels einer Trenneinrichtung unterschiedliche Typen von Partikeln voneinander getrennt werden können. Insbesondere kann dadurch das Trennung von Partikeln unterschiedlicher Typen auch für unterschiedliche Betriebsmodi, in denen eine entsprechende Anlage wie beispielsweise die Anlage 100 (vergleiche FIG. 1 ) betrieben wird, erfolgen.
In verschiedenen Beispielen ist es insbesondere möglich, den Betrieb der Trenneinrichtung 160 je nach Betriebsmodus, in dem die Anlage 100 betrieben wird, anzupassen. Beispielsweise könnte die Steuerung 111 eingerichtet sein, um die Trenneinrichtung 160 anzusteuern, um je nach Betriebsmodus (vergleiche TAB. 1 für einige Beispiele von Prozesses, die je nach Betriebsmodus verwendet werden können) unterschiedliche Betriebsparameterwerte für mindestens einen Betriebsparameter der elektrostatischen Separation und/oder der elektrostatischen Aufladung (allgemein der Trenneinrichtung) einzustellen. Beispielsweise könnte die Stärke des elektrischen Felds je nach Betriebsmodus variiert werden. Beispielsweise könnte eine Geschwindigkeit, mit der eine Walze zur Aufladung und zur Separation gedreht wird, je nach Betriebsmodus variiert werden.
FIG. 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. Das Verfahren der FIG. 3 kann im Zusammenhang mit der Herstellung und der Bearbeitung von Kunststoffbauteilen verwendet werden. Beispielsweise könnte das Verfahren der FIG. 3 zumindest teilweise von der Anlage 100 aus FIG. 1 implementiert werden. Eine Steuerung - z.B. die Steuerung 111 - könnte eingerichtet sein, um eine entsprechende Steuerung der verschiedenen Module und Vorrichtungen vorzunehmen, um die Blöcke zu implementieren.
Optionale Blöcke sind in FIG. 3 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Zunächst werden in Block 3005 die Kunststoffbauteile hergestellt. Beispielsweise kann ein 3-D Druckverfahren oder ein anderes Fertigungsverfahren eingesetzt werden.
Die Kunststoffbauteile werden dann in einem Pulverkuchen als Ergebnis des additiven Fertigungsverfahrens erhalten.
In anderen Beispielen können die Kunststoffbauteile bereits vorgefertigt sein. Das bedeutet, dass Block 3005 optional ist.
In manchen Beispielen wäre es möglich, dass die Kunststoffbauteile im Pulverkuchen erhalten werden oder bereits entpackt erhalten werden.
Dann erfolgt in Block 3010 das Bearbeiten der Kunststoffbauteile in einer Prozesskammer einer entsprechenden Anlage mittels eines entsprechenden Prozesses. Beispielsweise kann einer der Prozesse aus Tab. 1 verwendet werden. Insbesondere könnten die Kunststoffbauteile zum Beispiel entpackt oder entpulvert werden. Die Oberfläche könnte homogenisiert werden.
In Block 3015 werden dann Partikel, die in der Prozesskammer während des Bearbeitens der Kunststoffbauteile in Block 3010 erhalten werden, mittels elektrostatischer Separation getrennt. Dazu kann zum Beispiel die Trenneinrichtung 160, wie sie voranstehend im Zusammenhang mit FIG. 1 und FIG. 2 erläutert wurde, verwendet werden.
Durch die Trennung der Partikel unterschiedlichen Typs in Block 3015 wird es möglich, dass Partikel zumindest eines Typs wiederverwendet werden. Beispielsweise könnte die Wiederverwendung von Kunststoffpulver in einem weiteren additiven Fertigungsverfahren erfolgen (in FIG. 3 durch den gestrichelten Pfeil zu Block 3005 indiziert). Alternativ oder zusätzlich könnte die Wiederverwendung von Strahlgut in einem weiteren Prozess in der Prozesskammer erfolgen (in FIG. 3 durch den gestrichelten Pfeil zu Block 3010 indiziert). Nicht wiederverwendete Partikel könnten z.B. entsorgt werden oder einer anderen Verwendung zugeführt werden. So wäre es denkbar, dass z.B. Pulver, was für die additive Fertigungsverfahren nicht mehr geeignet ist, oder Strahlmittel was bereits gebrochen ist und nicht mehr wiederverwendet werden kann, bei anderen Verfahren (als Zusatz, Füllstoff, etc.) verwendet wird.
In manchen Beispielen wäre es möglich, dass die entsprechende Anlage fähig ist, mehrere Prozesse in jeweils zugehörigen Betriebsmodi zu unterstützen. In einem solchen Fall könnte anschließenden Block 3020 überprüft werden, ob in einem weiteren Betriebsmodus ein anderer Prozess zur Bearbeitung der Kunststoffbauteile in einer weiteren Iterationen von Block 3010 ausgeführt werden sollte. Ist dies der Fall, so erfolgt in Block 3025 das Umschalten zwischen diesen beiden Prozessen. Das bedeutet, dass bestimmte Betriebsparameter der Anlage angepasst werden können. Beispielsweise könnte das Strahlmittel gewechselt werden. Die Temperatur oder der Druck könnte geändert werden. Es könnte eine Rüttelplatte aktiviert oder deaktiviert werden oder Druckluft aktiviert oder deaktiviert werden.
Koordiniert mit diesem Umschalten zwischen den unterschiedlichen Prozessen erfolgt in Block 3025 auch das Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsparameterwerten von mindestens einem Betriebsparameter der Trenneinrichtung, die zum Trennen der Partikel verwendet wird. Ein solches koordiniertes Umschalten bedeutet, dass anschließend in der nächsten Iteration von Block 3010 und Block 3015 andere Typen von Partikeln in der Prozesskammer vorhanden sind und durch die angepassten Betriebsparameterwerte des mindestens einen Betriebsparameters der Trenneinrichtung mittels der Trenneinrichtung getrennt werden können.
Zusammenfassend wurden obenstehend Techniken der elektrostatischen Separation im Zusammenhang mit der additiven Fertigung von Kunststoffbauteilen beschrieben. Materialien, die hier anfallen und getrennt werden können, sind z.B.: Polyamide, Po- lyamid-12-Partikel, Polyamid-11 -Partikel; Polypropylen, Polyolefine, thermoplastisches Polyurethan, thermoplastische Elastomere, Polypropylen, gefülltes Kunststoffstrahlmittel (gefüllte Polymere oder Polystyrol), Glasstrahlmittel. Es kann auch Druckpulver mit vergleichsweise kleinen Korngrößen der entsprechenden Partikel, zum Beispiel kleiner als 200 pm getrennt werden. Insbesondere ist es mittels der beschriebenen Techniken möglich, Partikel eines ersten Typs - z.B. Druckpulver wie PA-12, PA-11 , TPU oder PP - mit vergleichsweise kleinen Korngrößen etwa im Bereich von 15 pm bis 140 pm zu trennen von Partikeln eines zweiten Typs - z.B.
Strahlmittel wie z.B. Glas, Polysytrol, PA-6 - mit vergleichsweise großen Korngrößen im Bereich von 200 pm bis 600 pm. Denkbar wäre es, dass Partikel eines ersten Typs, die Korngrößen im Bereich von 15 pm bis 140 pm aufweisen, getrennt werden von Partikeln eines zweiten Typs, die z.B. Korngrößen im Bereich von 50 pm bis 300 pm aufweisen. Es könnten auch Partikel unterschiedlicher Typen aus verschiedenen Materialien, die aber überlappende Korngrößenverteilungen aufweisen, voneinander getrennt werden, beispielsweise Strahlmittel von Strahlmittel (obenstehend wurden verschiedene Materialien für Strahlmittel offenbart) mit Korngrößen im Bereich von 200 pm bis 600 pm.
Die Elektroscheidung ist hierbei ein effizienterer Prozess mit besseren Ergebnissen als konventionelles Sieben/Filtern.
Das Prinzip kommt auch als Elektrofilter bei der Reinigung von Gasen (Separieren von Staubpartikeln und Gas) zum Einsatz, oder bei dem Recycling von Kunststoff aus der Abfallverwertung (Trennung von unterschiedlichen Kunststoffen mit ähnlichen Dichten und Größen)
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise wurden voranstehend Techniken erläutern, bei denen die Trenneinrichtung mit einem Abfluss aus der Prozesskammer verbunden ist. Allgemein könnte die Trenneinrichtung auch separat von der Prozesskammer bzw. deren Abfluss angeordnet sein, z.B. in einem getrennten Gehäuse. In einem solchen Szenario könnte von Zeit zu Zeit Partikel, die aus der Prozesskammer entnommen werden, und z.B. in einem Behälter gesammelt wurden, der Trenneinrichtung zugeführt werden. Die Partikeltypen können dann getrennt werden und die gereinigten Stoffe können teilweise wieder in der Anlage verwendet werden. Ferner wurden voranstehend Techniken beschrieben, die zur Nachbearbeitung von Kunststoffbauteilen eingesetzt werden, die mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erhalten wurden. Es wäre im Allgemeinen auch denkbar, diese Techniken für andere Bauteile einzusetzen. Beispiele wären zum Beispiel metallische Bauteile, Ke- ramikbauteile, Quarz-Bauteile oder Bauteile aus einem Verbundwerkstoff. Es könnten Kunststoff-Bauteile nachbearbeitet werden, die in einem Spritzgussverfahren erhalten werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Anlage (100) zum Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen (90), wobei die Anlage (100) umfasst:
- eine Prozesskammer (130),
- mindestens eine Vorrichtung (131 , 132, 133), die eingerichtet ist, um die additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) in der Prozesskammer (130) in mindestens einem Prozess zu bearbeiten,
- einen Abfluss (172), der angeordnet ist, um Partikel aus der Prozesskammer (130) abzuführen, und
- eine Trenneinrichtung (160), die eingerichtet ist, um eine Trennung der Partikel (81 , 82) gemäß unterschiedlicher Typen mittels elektrostatischer Separation voneinander zu bewirken.
2. Anlage (100) nach Anspruch 1 , wobei die mindestens eine Vorrichtung (131 , 132, 133) eingerichtet ist, um die additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mit Strahlmittel zu bestrahlen, wobei ein erster Typ der Partikel (81 , 82) Strahlpartikel des Strahlmittels umfasst, wobei ein zweiter Typ der Partikel (81 , 82) Kunststoffpartikel der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) umfasst.
3. Anlage (100) nach Anspruch 2, die weiterhin umfasst:
- einen Strahlmittel-Kreislauf (171 , 172, 174), der eingerichtet ist, um das Strahlmittel zwischen einem Lagerbehälter (170) und der Prozesskammer (130) im Kreislauf zu führen, wobei die Trenneinrichtung (160) im Strahlmittel-Kreislauf (171 , 172, 174) angeordnet ist.
4. Anlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Vorrichtung (131 , 132, 133) eingerichtet ist, um die additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) durch Krafteinwirkung aus einem Pulverkuchen zu lösen, wobei ein erster Typ der Partikel (81 , 82) Pulverkuchen-Partikel des Pulverkuchens umfasst, wobei ein zweiter Typ der Partikel (81 , 82) Fremdkörper-Verunreinigungen umfasst.
5. Anlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein erster Typ der Partikel (81 , 82) Prozessprodukte des mindestens einen Prozesses umfasst, wobei ein zweiter Typ der Partikel (81 , 82) Fremdkörper-Verunreinigungen umfasst.
6. Anlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Prozess mehrere Prozesse umfasst, wobei die Anlage weiterhin umfasst:
- eine Steuerung (111 ), die eingerichtet ist, um die mindestens eine Vorrichtung (131 , 132, 133) anzusteuern, um je nach aktiviertem Betriebsmodus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Anlage (100) die additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mit unterschiedlichen Prozessen der mehreren Prozesse zu bearbeiten, wobei die Steuerung (111 ) weiterhin eingerichtet ist, um die Trenneinrichtung (160) anzusteuern, um je nach Betriebsmodus der Vielzahl von Betriebsmodi der Anlage (100) unterschiedliche Betriebsparameterwerte für mindestens einen Betriebsparameter der Trenneinrichtung (160) zu verwenden.
7. Anlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Prozess aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Entpacken der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mittels mechanischer Krafteinwirkung beispielsweise über einen Rüttelantrieb; Entpacken der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mittels Druckluft; Reinigen der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mittels Druckluft; Entpulvern der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mittels Strahlen mit Strahlmittel; Verdichten einer Oberfläche der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) mittels Strahlen mit Strahlmittel; Mattieren einer Oberfläche der addtitiv gefertigten Bauteile (90).
8. Anlage (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, die weiterhin umfasst:
- einen Zufluss, der eingerichtet ist, um weitere Partikel zu den Partikeln (81 , 82) vor der Trenneinrichtung zuzumischen, um die elektrostatische Separation zu fördern.
9. Verfahren zum Bearbeiten von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen (90), wobei das Verfahren umfasst:
- Bearbeiten der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) in mindestens einem Prozess in einer Prozesskammer (130), und
- Trennen, in einer Trenneinrichtung (160), von Partikeln (81 , 82), die in der Prozesskammer (130) während des Bearbeitens der additiv gefertigten Kunststoffbauteile (90) in dem mindestens einen Prozess erhalten werden, mittels elektrostatischer Separation.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Prozess mehrere Prozesse umfasst, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Umschalten zwischen unterschiedlichen Prozessen der mehreren Prozessen, und
- Umschalten zwischen unterschiedlichen Betriebsparameterwerten von mindestens einem Betriebsparameter der Trenneinrichtung, wobei das Umschalten zwischen den unterschiedlichen Prozessen und das Umschalten zwischen den unterschiedlichen Betriebsparameterwerten koordiniert erfolgt.
11 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Wiederverwenden von Partikeln (81 , 82) eines bestimmten Typs nach dem Trennen in einem weiteren additiven Fertigungsverfahren oder einem weiteren Prozess in der Prozesskammer.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 , 82) dielektrische Partikel umfassen, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Polymer-Partikel; gefüllte Polymer-Partikel, Glas-Partikel.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 ,82) dielektrische Partikel umfassen, wobei die Partikel (81 ) eines ersten Typs der unterschiedlichen Typen aus folgender Gruppe gewählt sind: Polyamid-6-Partikel, gefüllte Polyamid-6-Partikel, Glas- Partikel, Polystyrol-Partikel, und wobei die Partikel (82) eines zweiten Typs der unterschiedlichen Typen aus folgender Gruppe gewählt sind: Polyamid-12-Partikel, Polyamid-11 -Partikel, Polypropylen-Partikel, thermoplastisches Polyurethan-Partikel
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 ,82) dielektrische Partikel umfassen, und wobei die Partikel (81 ,82) aus folgender Gruppe gewählt sind: Polyamid-6- Partikel, gefüllte Polyamid-6-Partikel, Glas-Partikel, Polystyrol-Partikel.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 ,82) dielektrische Partikel umfassen, wobei die Partikel (81 , 82) aus folgender Gruppe gewählt sind: Polyamid-12- Partikel, Polyamid-11 -Partikel, Polypropylen-Partikel, thermoplastisches Polyurethan- Partikel
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 , 82) Korngrößen im Bereich von 15 pm bis 600 pm aufweisen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 ) eines ersten Typs der unterschiedlichen Typen Korngrößen im Bereich von 15 pm bis 140 pm aufweisen und wobei die Partikel (82) zweiten Typs der unterschiedlichen Typen Korngrößen im Bereich 200 pm bis 600 pm aufweisen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 ) eines ersten Typs der unterschiedlichen Typen Korngrößen im Bereich von 15 pm bis 140 pm aufweisen und wobei die Partikel (82) eines zweiten Typs der unterschiedlichen Typen Korngrößen im Bereich 50 pm bis 300 pm aufweisen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, oder Anlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Partikel (81 , 82) Korngrößen im Bereich von 200 pm bis 600 pm aufweisen
20. Verwendung einer Trenneinrichtung (160), die auf dem Prinzip der elektrostatischen Separation operiert, zur Trennung von Partikeln (81 , 82) die über einen Abfluss (172) einer Prozesskammer (130), in der additiv gefertigte Kunststoffbauteile (90) bearbeitet werden, erhalten werden.
21 . Verwendung nach Anspruch 20, wobei die Anlage die Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
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