WO2024061860A2 - Method for operating a system for printing three-dimensional objects - Google Patents

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WO2024061860A2
WO2024061860A2 PCT/EP2023/075717 EP2023075717W WO2024061860A2 WO 2024061860 A2 WO2024061860 A2 WO 2024061860A2 EP 2023075717 W EP2023075717 W EP 2023075717W WO 2024061860 A2 WO2024061860 A2 WO 2024061860A2
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WO
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process data
printing
discharge
discharge device
dimensional object
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075717
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German (de)
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Inventor
Hendrik JAHNLE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a system for printing three-dimensional objects.
  • a 3D printer for a material with variable viscosity receives a solid phase of this material as a starting material, creates a liquid phase from it and selectively applies this liquid phase to the locations that belong to the object to be created.
  • Such a 3D printer includes a print head in which the starting material is prepared ready for printing. The material is transported further via channels in the print head.
  • means are provided for generating a relative movement between the print head and the work surface on which the object is to be created. Either only the print head, only the work surface or both the print head and the work surface can be moved. In order to influence the discharge of the material onto the work surface, an actuator is usually provided in the print head, which applies a force to a metering zone.
  • a print head for a 3D printer is known from WO 2018/086792 A1.
  • the print head has a feed through which a raw material to be printed is fed to the print head. This raw material is melted and plasticized in the print head. This melted material is transported within the print head to an outlet opening through which this material is applied to a printing area.
  • DE 10 2019 219 083 A1 discloses a printing device comprising a metering device for melting and plasticizing a material to be printed and a discharge device for printing the material provided via the metering device.
  • the metering device and the discharge device are arranged separately from one another and can be connected to one another, wherein the discharge device can be transported to the metering device for receiving material and a nozzle of the discharge device and a coupling point of the metering device come into contact with one another to connect the discharge device to the metering device.
  • the object of the invention is to provide a method for operating a system for printing three-dimensional objects, which can clearly assign material and/or object properties of a material to be printed to a discharge device.
  • Reading out the process data from the storage unit or the network or the cloud by a printing device Printing taking the process data into account, acquiring new process data during printing, storing the new process data in a storage device or in a network or in a cloud,
  • the new process data is used to carry out one or more of the above-mentioned method steps.
  • the discharge device has a first marking device for identifying the printable material and/or the three-dimensional object.
  • the identification of the printable material and/or the three-dimensional object ensures that correct material is in the respective discharge device and/or that correct object data is assigned to the discharge device. Incorrect material or incorrect object data can thus be recognized in an advantageous manner, thereby guaranteeing a secure printing process.
  • the marking device on the discharge device advantageously enables simple identification of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device.
  • the discharge device can also be referred to as a cartridge or print cartridge. After the discharge device has been filled with the printable material via a metering device, it can be used after filling be transported with the material to the printing device.
  • the printing device is a printer or a print head.
  • the discharge device or cartridge advantageously enables the material in the cartridge to maintain a constant residual moisture or dryness during storage or transport. The material cannot be contaminated and penetration of moisture is avoided.
  • the metering device has a second marking device.
  • the marking device on the dosing device advantageously enables communication with the first marking device of the discharge device.
  • the printing device has a third marking device.
  • the marking device on the printing device advantageously enables communication with the first marking device of the discharge device.
  • the material is provided as bulk material, in particular as granules.
  • the system is advantageously designed such that process data of the printable material and/or the three-dimensional object can be clearly assigned to the respective discharge device.
  • the process data includes validated characteristics of the material and/or the component that increase the print or print quality.
  • the clear assignment of the process data of the printable material and/or the three-dimensional object to the respective discharge device advantageously simplifies the identification of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device.
  • the process data can be stored in a storage unit of the first marking device, wherein the storage unit is arranged on the discharge device. Storing the process data on a storage unit of the discharge device advantageously enables the process parameters to be directly assigned to the respective discharge device. The data can advantageously be read directly from the storage unit. Printing-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
  • the process data can be stored in a network or in a cloud, whereby they can be assigned to the respective printable material and/or the three-dimensional object via an identification code stored on the first marking device.
  • Storing the process data in a network or in a cloud advantageously enables the data to be stored securely.
  • a direct assignment of the process parameters to the respective discharge device is possible using the identification code stored on the first marking device.
  • the data can be loaded from the network or cloud and, if necessary, edited without physical contact.
  • the first marking device of the dispensing device is suitable for mutual communication with the second marking device of the dosing device and for mutual communication with the third marking device of the printing device, which advantageously enables communication of the first marking device of the dispensing device with the second marking device of the dosing device and / or the third marking device the printing device can take place.
  • the first marking device can be designed to be readable optically or via a receiver unit for wireless communication. This enables simple and secure reading of the process data.
  • the first marking device can include a QR code or a barcode, whereby the discharge device can be identified easily and securely.
  • the marking device can be designed such that process data can be transmitted via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa. This ensures that the first marking device of the discharge device can communicate with corresponding transmitter/receiver units.
  • the process data of the printable material can include specific properties of the material, wherein the specific properties of the material include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture.
  • the material is therefore qualified, especially with regard to its chemical properties.
  • the chemical properties of the material are verified and ensured before filling the discharge device in order to provide the correct material for the corresponding printing process.
  • the condition of the material must be assessed in terms of its degree of degeneration or viscosity number in order to ensure a stable printing process.
  • Other material properties can include the degree of drying or the residual moisture of the material. With multi-component material, the glass fiber distribution must be taken into account.
  • the process data of the three-dimensional object can include specific properties of the three-dimensional object, wherein the specific properties of the three-dimensional object include at least movement profiles for producing the three-dimensional object.
  • Further validated process data results from printing prototypes and test prints with corresponding materials, whereby print data is collected and evaluated, for example, with regard to the resulting print results.
  • This data includes parameters for the process data relating to the material and the component to be printed, such as the printing temperature and movement profiles.
  • validated process data such as a possible length compensation of the discharge device or the cartridge due to the pressure force and/or the shrinkage of the material during extrusion can increase the print quality.
  • Storing the process data on a storage unit of the discharge device enables the process parameters to be assigned directly to the respective gen discharge device.
  • the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
  • Storing the process data in a network or in a cloud advantageously enables the data to be stored securely.
  • a direct assignment of the process parameters to the respective discharge device is possible using the identification code stored on the first marking device.
  • the data can be loaded from the network or cloud and, if necessary, edited without physical contact.
  • one or more components or products can be stored on the cartridge.
  • the customer can access and print these on their printer.
  • the user-friendliness is thereby greatly increased and the qualification of the material and the printing process is greatly simplified.
  • the determination of new process data arising during the printing process which can be recorded, for example, via sensors, and the clear assignment of this process data of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device advantageously enables a comparison of the existing to the new process data and a possible Optimization of future process data.
  • the clearly identifiable and coded discharge device advantageously supports the user in preventing product piracy and the production of plagiarism. Furthermore, the discharge device enables a printing system to be integrated into the “Internet of Things” and offers advantages regarding digitalized manufacturing in “Industry 4.0” while maintaining quality and corresponding manufacturing standards.
  • the digitalization of the printing system enables the collection of data within a manufacturing platform and advantageously enables the analysis of process data or printer data with regard to their current and future application.
  • the process parameters or data generated and recorded during printing can be used to replace or optimize old data.
  • the data collected in this way enables an advantageous documentation of the life cycle of a product.
  • FIG. 2 shows an example of a printing device with several discharge units which are arranged in different pressure chamber units according to the prior art
  • Fig. 3 shows a device for providing a material to be printed according to a first embodiment
  • FIG. 5 shows a printing device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a printing device according to a second exemplary embodiment
  • Fig. 7 shows a system for printing a three-dimensional object according to a second embodiment
  • Fig. 8 shows a method according to the invention for operating a system for printing three-dimensional objects
  • Fig. 9 shows a 3D printer with a discharge device
  • Fig. 10 shows an example of an object.
  • Fig. 1 shows an example of a device 20 for providing a material 38 to be printed from the prior art while filling a discharge device 14.
  • Fig. 1 is shown in a sectional view of the device 20.
  • the device 20 has a metering device 18.
  • the metering device 18 is formed from a base body 22 on which a filling funnel 26 is arranged.
  • a raw material 30 can be filled into the filling funnel 26, which is in solid form, in particular in the form of granules.
  • the filling funnel 26 is directly connected to a metering space 34 formed by the base body 22. In this metering space 34, the raw material 30 is melted and plasticized to form a printable material 38.
  • the metering chamber 34 has a lateral metering piston opening 42.
  • a metering piston 46 is arranged in this metering piston opening 42 and projects into the metering chamber 34.
  • a metering piston force FD can be applied to the material 38 in the metering space 34 via the metering piston 46, so that it can be pressed in the direction of a metering conveying opening 50 opposite the metering piston opening 42.
  • the metering device 18 has a coupling element 54, which forms a channel 58, so that the material 38 dispensed via the metering conveyor opening 50 can be conveyed to a coupling point 62 of the coupling element 54.
  • the discharge device 14 is arranged at the coupling point 62, so that this discharge device 14 can accommodate the melted material 38.
  • the discharge device 14 has a discharge body 66, which forms a discharge space 70 in which melted material 38 is recordable. At one end of the discharge body 66 connected to the coupling point 62, a nozzle 74 is formed, via which the melted material 38 can be picked up. Likewise, the material 38 is applied to a workpiece (not shown) through this nozzle 74.
  • a discharge piston 78 is arranged within the discharge space 70, via which the material 38 can be discharged.
  • a means 82 arranged, via which a force FF is applied against a filling direction during filling.
  • the means 82 is designed as a schematically indicated spring. The force FF exerted on the discharge piston 78 ensures that the discharge device 14 is filled without air. During filling, the discharge piston 78 is displaced in the direction of the spring 82.
  • Fig. 2 shows an example of a printing device 101 with several discharge units 14, which are arranged in different pressure chamber units 102 according to the prior art. Each pressure chamber unit 102 produces a different workpiece. A discharge unit 14 is arranged in each pressure chamber unit 102, which is each received by a print head body 106, via which the discharge unit 14 can be moved.
  • the printing device 101 has a transport system 86. Accordingly, several delivery units 14 can be connected to one another via a single transport system 86. This allows the utilization of the printing device 101 to be improved.
  • FIG. 3 and 4 each show an exemplary embodiment of a device 20 for providing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 10, for one in FIG. 9 3D printer 2 shown, comprising a metering device 18 for filling a discharge device 14 with the material 38.
  • the device 20 includes a system 5 for identifying the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 with a marking device 52, the dispensing device 14 comprising a first marking device 52 and the metering device 18 comprising a second marking device 51.
  • the basic structure of the device 20 for providing the material 38 to be printed corresponds to the structure of the device from FIG. 1.
  • the system 5 for identification is designed such that process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14.
  • the process data 38′ of the printable material 38 includes specific properties of the material 38, wherein the specific properties of the material 38 include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture.
  • the process data 1 ' of the three-dimensional object 1 comprise specific properties of the three-dimensional object 1, wherein the specific properties of the three-dimensional object 1 comprise at least movement profiles for producing the three-dimensional object 1.
  • the metering device 18 preferably has the metering piston 46 for conveying the material 38 out of the metering device 18, which is driven via a hydraulic or an electric motor.
  • the metering piston 46 is arranged movably in the metering device 18 and exerts a force FD on the material 38 in the metering device 18 in order to convey this material 38 from the metering device 18 into the discharge device 14.
  • sufficient forces can thus be provided in the metering device 18.
  • both devices When connecting the dosing device 18 to the dispensing device 14, both devices are sealingly connected to one another in such a way that the material 38 can be transferred from the dosing device 18 to the dispensing device 14.
  • the metering device 18 for filling the discharge device 14 is, for example, designed such that the material 38 to be printed is melted before filling the discharge device 14 and the plasticized material 38 can be introduced into the discharge device 14 via an opening 74.
  • the metering device 18 for filling the discharge device 14 can also be designed such that the material 38 to be printed is compacted before filling the discharge device 14 and the compacted material 38 can be introduced into the discharge device 14 via an opening 74.
  • FIG 3 shows a first exemplary embodiment of the metering device 18 of the system 40 with the device 20 for filling the discharge device 14, the process data 38 ', 1' being stored in a storage unit 6 of the first marking device 52, the storage unit 6 being attached to the discharge device 14 is arranged.
  • the first marking device 52 of the dispensing device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 51 of the metering device 18.
  • the first marking device 52 can be read out via the second marking device 51, which represents, for example, a receiver unit for wireless communication, the first marking device 52 being designed in such a way that process data 38 ', 1' can be transmitted, for example via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa are.
  • a method for providing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the device 20 shown in FIG. 3 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 from the second marking device 51 of the metering device 18 to the storage unit 6 of the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the metering device 18 of the system 40 with the device 20 for filling the discharge device 14, wherein the process data 38 ', 1' are stored in a network 80 or in a cloud 81, and these can be assigned to the respective printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 via an identification code 60 stored on the first marking device 52.
  • the first marking device 52 can be read optically or via the second marking device 51, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, the marking device 52 comprising, for example, a QR code or a barcode
  • a method for providing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the device 20 shown in FIG. 4 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in a network 80 and/or in a cloud 81, these being assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • the process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are stored before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 in the network 80 and / or in the cloud 81 and on the first Marking device 52 of the discharge device 14 assigned identification code 60, the second marking device 51 of the metering device 18 identifying the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • FIG. 5 and 6 each show an exemplary embodiment of a printing device 10 of the system 40 for printing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 10, for an in 9, comprising a discharge device 14 with the material 38 and a receiving device 11 for receiving the discharge device 14.
  • the printing device 10 has a system 5 for identifying the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1, the first marking device 52 being arranged on the discharge device 14 and a third marking device 53 being arranged on the printing device 10.
  • the basic structure of the printing device 10 for printing the material 38 to be printed provides that the receiving device 11 of the printing device 10 accommodates the discharge device 14 and the second marking device 53 of the printing device 10.
  • the discharge unit 14 has the discharge body 66, which forms the discharge space 70 in which the melted material 38 can be received. At the end of the discharge body 66, the nozzle 74 is formed, via which the melted material 38 can be discharged from the discharge body 66.
  • the printing device 10 has a heater 98 on the receiving device 11, which is arranged on the discharge device 14.
  • the discharge piston 78 Arranged within the discharge space 70 is the discharge piston 78, via which the material 38 can be discharged. Above the discharge piston 78 there is a means 82 for discharging material 38 from the discharge device 14. The discharge piston 78 interacts with the means 82 in such a way that a force FF can be applied to discharge material 38 from the discharge device 14.
  • the means 82 for dispensing material 38 can be actuated hydraulically or electrically.
  • the system 5 for identification is designed such that process data 38 ', 1 ' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14.
  • the process data 38' of the printable material 38 includes specific properties of the material 38, wherein the specific properties of the material 38 include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture.
  • the process data 1′ of the three-dimensional object 1 includes specific properties of the three-dimensional object 1, wherein the specific properties of the three-dimensional object 1 include at least movement profiles for producing the three-dimensional object 1.
  • FIG 5 shows a first exemplary embodiment of the system 40 with the printing device 10, the process data 38′, 1′ being stored in a storage unit 6 of the first marking device 52, the storage unit 6 being arranged on the discharge device 14.
  • the first marking device 52 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10.
  • the first marking device 52 can be read out via the third marking device 53, which represents, for example, a receiver unit for wireless communication, the first marking device 52 being designed such that process data 38 ', 1' can be transmitted, for example via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa are.
  • the method for printing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the printing device 10 shown in FIG. 5 provides that process data is received from the third marking device 53 of the printing device 10 38', 1' of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 are read out from the storage unit 6 of the first marking device 52 of the discharge device 14 before printing the three-dimensional object 1.
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of the system 40 with the printing device 10, the process data 38 ', 1' being stored in a network 80 or in a cloud 81, which is stored via an identification code 60 stored on the first marking device 52 respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 can be assigned.
  • the first marking device 52 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10.
  • the first marking device 52 is optical or via the third Marking device 53, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, can be read, the marking device 52 comprising, for example, a QR code or a barcode.
  • the method for printing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the printing device 10 shown in FIG. 6 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in a network 80 and/or in a cloud 81, these being assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • the identification code 60 of the first marking device 52 of the discharge device 14 is read out by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are loaded and processed from the network 80 or the cloud 81.
  • new process data 38′, 1′ of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 are determined by the printing device 10. After printing, these are then assigned to the identification code 60 of the discharge device 14 by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' are then loaded and processed by the third marking device 53 into the network 80 or into the cloud 81 .
  • the system 40 for printing the three-dimensional object 1 from the printable material 38 includes the printing device 10 for a 3D printer 2, the metering device 18 for filling the material 38 to be printed and the discharge device 14 for printing the material 38 provided via the metering device 18 , wherein the discharge device 14 uses the first marking device 52 to identify the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1.
  • the metering device 18 has the second marking device 51.
  • the printing device 10 has the third marking device 53.
  • the system 40 is designed in such a way that process data 38′, 1′ of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14.
  • the process data 38', 1' are stored in the cloud 81, and can be assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 via the identification code 60 stored on the first marking device 52.
  • the first marking device 52 of the dispensing device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 51 of the metering device 18 and for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10.
  • the method for printing a three-dimensional object 1 from a printable material 38 by the system 40 is carried out by storing process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in the network 80 or in a cloud 81, these are assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are stored before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 in the network 80 or in the cloud 81 and are assigned to the identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14, the second marking device 51 of the metering device 18 identifying the first marking device 52 of the discharge device 14.
  • the identification code 60 of the first marking Device 52 of the discharge device 14 is read out by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 assigned to the read identification code 60 are from the network 80 or loaded and processed in Cloud 81.
  • process data 38", 1" recorded during the printing of the three-dimensional object 1 is stored in the printing device 10 and after printing the three-dimensional object 1, the new process data 38", 1" is assigned to the identification code 60 of the first marking device 52 assigned to the discharge device 14 and sent, stored and processed by the third marking device 53 of the printing device 10 into the network 80 or the cloud 81.
  • This data 38", 1" can then be assigned to a discharge device 14 for a new filling process.
  • FIG. 8 shows a flowchart of the method 100 according to the invention for operating the system 40 for printing three-dimensional objects 1, the following steps being shown:
  • the new process data 38", 1" can be used to carry out one or more of the process steps 160 to 250.
  • Fig. 9 shows the 3D printer 2 with a discharge device 14 and in Fig. 10 an example of the object 1 is shown in a schematic perspective drawing.

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Description

Beschreibung Description
Titel: Title:
Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Drucken dreidimensionaler Objekte Method for operating a system for printing three-dimensional objects
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Drucken dreidimensionaler Objekte. The present invention relates to a method for operating a system for printing three-dimensional objects.
Stand der Technik State of the art
Ein 3D-Drucker für ein in seiner Viskosität veränderliches Material erhält eine feste Phase dieses Materials als Ausgangsmaterial, erzeugt daraus eine flüssige Phase und bringt diese flüssige Phase selektiv an den Stellen, die zu dem zu erzeugenden Objekt gehören, auf. Ein solcher 3D-Drucker umfasst einen Druckkopf, in dem das Ausgangsmaterial druckfertig aufbereitet wird. Das Material wird dabei über Kanäle in dem Druckkopf weiterbefördert. A 3D printer for a material with variable viscosity receives a solid phase of this material as a starting material, creates a liquid phase from it and selectively applies this liquid phase to the locations that belong to the object to be created. Such a 3D printer includes a print head in which the starting material is prepared ready for printing. The material is transported further via channels in the print head.
Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und der Arbeitsfläche, auf der das Objekt entstehen soll, vorgesehen. Dabei können entweder nur der Druckkopf, nur die Arbeitsfläche oder aber sowohl der Druckkopf als auch die Arbeitsfläche bewegt werden. Um den Austrag des Materials auf der Arbeitsfläche zu beeinflussen ist in der Regel ein Aktor im Druckkopf vorgesehen, welcher eine Kraft auf eine Dosierzone aufbringt. Furthermore, means are provided for generating a relative movement between the print head and the work surface on which the object is to be created. Either only the print head, only the work surface or both the print head and the work surface can be moved. In order to influence the discharge of the material onto the work surface, an actuator is usually provided in the print head, which applies a force to a metering zone.
Aus der WO 2018/086792 A1 ist ein Druckkopf für einen 3D-Drucker bekannt. Der Druckkopf weist eine Zuführung auf, über welche ein zu druckendes Rohmaterial dem Druckkopf zugeführt wird. In dem Druckkopf wird dieses Rohmaterial aufgeschmolzen und plastifiziert. Dieses aufgeschmolzene Material wird innerhalb des Druckkopfes zu einer Austrittsöffnung befördert, über die dieses Material auf einen Druckbereich aufgebracht wird. DE 10 2019 219 083 A1 offenbart eine Druckeinrichtung, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Schmelzen und Plastifizieren eines zu druckendenden Materials und eine Austragungsvorrichtung, zum Drucken des über die Dosiervorrichtung bereitgestellten Materials. Die Dosiervorrichtung und die Austragungsvorrichtung sind getrennt voneinander angeordnet und miteinander verbindbar, wobei die Austragungsvorrichtung zur Aufnahme von Material zu der Dosiervorrichtung transportierbar und zum Verbinden der Austragungsvorrichtung mit der Dosiervorrichtung eine Düse der Austragungsvorrichtung und eine Koppelstelle der Dosiervorrichtung miteinander zur Anlage kommen. A print head for a 3D printer is known from WO 2018/086792 A1. The print head has a feed through which a raw material to be printed is fed to the print head. This raw material is melted and plasticized in the print head. This melted material is transported within the print head to an outlet opening through which this material is applied to a printing area. DE 10 2019 219 083 A1 discloses a printing device comprising a metering device for melting and plasticizing a material to be printed and a discharge device for printing the material provided via the metering device. The metering device and the discharge device are arranged separately from one another and can be connected to one another, wherein the discharge device can be transported to the metering device for receiving material and a nozzle of the discharge device and a coupling point of the metering device come into contact with one another to connect the discharge device to the metering device.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Drucken dreidimensionaler Objekte zur Verfügung zu stellen, welches Material und/oder Objekteigenschaften eines zu druckenden Materials eindeutig einer Austragungsvorrichtung zuweisen kann. The object of the invention is to provide a method for operating a system for printing three-dimensional objects, which can clearly assign material and/or object properties of a material to be printed to a discharge device.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Drucken dreidimensionaler Objekte aus druckbaren Material bereitgestellt, wobei das Verfahren erfindungsgemäß folgende Schritte umfasst: Within the scope of the invention, a method for operating a system for printing three-dimensional objects made of printable material was provided, the method comprising the following steps according to the invention:
Erfassen von Prozessdaten des Objekts, Optimieren der Prozessdaten des Objekts, Erfassen von Prozessdaten des Materials, Optimieren der Prozessdaten des Materials, Speichern der Prozessdaten in einer Speichereinheit oder in einem Netzwerk oder in einer Cloud, Identifikation der Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts, Acquiring process data of the object, optimizing the process data of the object, acquiring process data of the material, optimizing the process data of the material, storing the process data in a storage device or in a network or in a cloud, identifying the process data of the printable material and/or the three-dimensional object,
Befüllen einer Austragungsvorrichtung mit zu druckendem Material mit einer Dosiervorrichtung und eindeutige Zuordnung der Prozessdaten zur jeweiligen Austragungsvorrichtung, Transportieren der Austragungsvorrichtung zu einem zu druckenden Bereich, Filling a discharge device with material to be printed using a metering device and clear assignment of the process data to the respective discharge device, transporting the discharge device to an area to be printed,
Auslesen der Prozessdaten aus der Speichereinheit oder dem Netzwerk oder der Cloud durch eine Druckvorrichtung, Drucken unter Berücksichtigung der Prozessdaten, Erfassen neuer Prozessdaten während des Drucks, Speichern der neuen Prozessdaten in einer Speichereinheit oder in einem Netzwerk oder in einer Cloud, Reading out the process data from the storage unit or the network or the cloud by a printing device, Printing taking the process data into account, acquiring new process data during printing, storing the new process data in a storage device or in a network or in a cloud,
Optimierung der Prozessdaten und Optimization of process data and
Speichern der neuen Prozessdaten in einer Speichereinheit oder in einem Netzwerk oder in einer Cloud. Storing the new process data in a storage device or in a network or in a cloud.
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die neuen Prozessdaten zum Ausführen einer oder mehrerer der oben genannten Verfahrensschritte verwendet. In a further development of the method, the new process data is used to carry out one or more of the above-mentioned method steps.
Die Austragungsvorrichtung weist dafür eine erste Markierungsvorrichtung zur Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts auf. For this purpose, the discharge device has a first marking device for identifying the printable material and/or the three-dimensional object.
Die Materialeigenschaften, insbesondere beim Kunststoff-3D-Druck, haben einen großen Einfluss auf die Beschaffenheit und Funktion des fertigen Bauteils und der Druckprozess muss bezüglich verschiedener Ausgangsmaterialien entsprechend angepasst und validiert werden, um eine hohe Qualität des fertigen Bauteils zu gewährleisten. The material properties, especially in plastic 3D printing, have a major influence on the nature and function of the finished component and the printing process must be adapted and validated accordingly with regard to different starting materials in order to ensure high quality of the finished component.
Die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts gewährleistet, dass sich korrektes Material in der jeweiligen Austragungsvorrichtung befindet und/oder dass der Austragungsvorrichtung korrekte Objektdaten zugeordnet sind. Falsches Material oder falsche Objektdaten können so in vorteilhafter Weise erkannt werden, wodurch ein sicherer Druckprozess garantiert werden kann. The identification of the printable material and/or the three-dimensional object ensures that correct material is in the respective discharge device and/or that correct object data is assigned to the discharge device. Incorrect material or incorrect object data can thus be recognized in an advantageous manner, thereby guaranteeing a secure printing process.
Die Markierungsvorrichtung an der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung. The marking device on the discharge device advantageously enables simple identification of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device.
Die Austragungsvorrichtung kann auch als Kartusche, bzw. Druckkartusche bezeichnet werden. Nachdem die Austragungsvorrichtung über eine Dosiervorrichtung mit dem druckbaren Material befüllt wurde, kann diese nach dem Befüllen mit dem Material zu der Druckvorrichtung transportiert werden. Die Druckvorrichtung ist ein Drucker, bzw. ein Druckkopf. Die Austragungsvorrichtung, bzw. Kartusche ermöglicht es in vorteilhafter Weise, dass das Material in der Kartusche während einer Lagerung oder eines Transports eine gleichbleibende Restfeuchte, bzw. Trockenheit behält. Auch kann das Material nicht verunreinigt werden und ein Eindringen von Feuchtigkeit wird vermieden. The discharge device can also be referred to as a cartridge or print cartridge. After the discharge device has been filled with the printable material via a metering device, it can be used after filling be transported with the material to the printing device. The printing device is a printer or a print head. The discharge device or cartridge advantageously enables the material in the cartridge to maintain a constant residual moisture or dryness during storage or transport. The material cannot be contaminated and penetration of moisture is avoided.
Die Dosiervorrichtung weist eine zweite Markierungsvorrichtung auf. Die Markierungsvorrichtung an der Dosiervorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Kommunikation mit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung. The metering device has a second marking device. The marking device on the dosing device advantageously enables communication with the first marking device of the discharge device.
Die Druckvorrichtung weist eine dritte Markierungsvorrichtung auf. Die Markierungsvorrichtung an der Druckvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Kommunikation mit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung. The printing device has a third marking device. The marking device on the printing device advantageously enables communication with the first marking device of the discharge device.
Es ist von Vorteil, dass das Material als Schüttgut, insbesondere als Granulat zur Verfügung gestellt wird. It is advantageous that the material is provided as bulk material, in particular as granules.
Das System ist in vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, dass Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung zuzuordnen sind. The system is advantageously designed such that process data of the printable material and/or the three-dimensional object can be clearly assigned to the respective discharge device.
Die Prozessdaten umfassen validierte Merkmale des Materials und/oder des Bauteils, die den Druck, bzw. die Druckqualität erhöhen. The process data includes validated characteristics of the material and/or the component that increase the print or print quality.
Die eindeutige Zuordnung der Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur jeweiligen Austragungsvorrichtung vereinfacht in vorteilhafter Weise die Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung. The clear assignment of the process data of the printable material and/or the three-dimensional object to the respective discharge device advantageously simplifies the identification of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device.
Dabei können die Prozessdaten in einer Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung gespeichert werden, wobei die Speichereinheit an der Austragungsvorrichtung angeordnet ist. Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche. The process data can be stored in a storage unit of the first marking device, wherein the storage unit is arranged on the discharge device. Storing the process data on a storage unit of the discharge device advantageously enables the process parameters to be directly assigned to the respective discharge device. The data can advantageously be read directly from the storage unit. Printing-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
In einer weiteren Ausführung können die Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud gespeichert werden, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zuzuordnen sind. In a further embodiment, the process data can be stored in a network or in a cloud, whereby they can be assigned to the respective printable material and/or the three-dimensional object via an identification code stored on the first marking device.
Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations- Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden. Storing the process data in a network or in a cloud advantageously enables the data to be stored securely. A direct assignment of the process parameters to the respective discharge device is possible using the identification code stored on the first marking device. Advantageously, the data can be loaded from the network or cloud and, if necessary, edited without physical contact.
Die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung und zur gegenseitigen Kommunikation mit der dritten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung geeignet, wodurch in vorteilhafter Weise eine Kommunikation der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Dosiervorrichtung und/ oder der dritten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung stattfinden kann. The first marking device of the dispensing device is suitable for mutual communication with the second marking device of the dosing device and for mutual communication with the third marking device of the printing device, which advantageously enables communication of the first marking device of the dispensing device with the second marking device of the dosing device and / or the third marking device the printing device can take place.
Dazu kann die erste Markierungsvorrichtung optisch oder über eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation auslesbar ausgestaltet sein. Dies ermöglicht ein einfaches und sicheres Auslesen der Prozessdaten. For this purpose, the first marking device can be designed to be readable optically or via a receiver unit for wireless communication. This enables simple and secure reading of the process data.
Ferner kann die erste Markierungsvorrichtung einen QR-Code oder einen Barcode umfassen, wodurch die Austragsvorrichtung einfach und sicher identifiziert werden kann. Ferner kann die Markierungsvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass Prozessdaten über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. Dadurch wird erreicht, dass die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit entsprechenden Sender/Empfänger Einheiten kommunizieren, kann. Furthermore, the first marking device can include a QR code or a barcode, whereby the discharge device can be identified easily and securely. Furthermore, the marking device can be designed such that process data can be transmitted via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa. This ensures that the first marking device of the discharge device can communicate with corresponding transmitter/receiver units.
Ferner können die Prozessdaten des druckbaren Materials spezifische Eigenschaften des Materials umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials den Degenerationsgrad und/ oder die Viskositätszahl und/ oder die Restfeuchte umfassen. Das Material ist somit qualifiziert, insbesondere bezüglich seiner chemischen Eigenschaften. Die chemischen Eigenschaften des Materials werden im Vorfeld des Befüllens der Austragungsvorrichtung verifiziert und sichergestellt, um ein für den entsprechenden Druckprozess korrektes Material bereitzustellen. Ferner ist es der Zustand des Materials bezüglich seines Degenerationsgrad oder der Viskositätszahl zu beurteilen, um einen stabilen Druckprozess zu gewährleisten. Weitere Materialeigenschaften können der Trocknungsgrad oder die Restfeuchte des Materials sein. Bei Mehrkomponentenmaterial ist die Glasfaserverteilung zu berücksichtigen. Furthermore, the process data of the printable material can include specific properties of the material, wherein the specific properties of the material include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture. The material is therefore qualified, especially with regard to its chemical properties. The chemical properties of the material are verified and ensured before filling the discharge device in order to provide the correct material for the corresponding printing process. Furthermore, the condition of the material must be assessed in terms of its degree of degeneration or viscosity number in order to ensure a stable printing process. Other material properties can include the degree of drying or the residual moisture of the material. With multi-component material, the glass fiber distribution must be taken into account.
Ferner können die Prozessdaten des dreidimensionalen Objekts spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts umfassen, wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts umfassen. Furthermore, the process data of the three-dimensional object can include specific properties of the three-dimensional object, wherein the specific properties of the three-dimensional object include at least movement profiles for producing the three-dimensional object.
Weitere validierte Prozessdaten ergeben sich aus dem Drucken von Prototypen und Testdrucken mit entsprechendem Materialien, wodurch Druckdaten gesammelt und beispielsweise bezüglich der resultieren Druckergebnisse ausgewertet werden. Diese Daten umfassen Parameter für die Prozessdaten bezüglich des Materials und des zu druckenden Bauteils, wie beispielsweise die Drucktemperatur und Bewegungsprofile. Ferner können validierte Prozessdaten wie ein möglicher Längenausgleich der Austragungsvorrichtung, bzw. der Kartusche aufgrund der Druckkraft und/oder die Schwindung des Materials beim Extrudieren die Druckqualität steigern. Further validated process data results from printing prototypes and test prints with corresponding materials, whereby print data is collected and evaluated, for example, with regard to the resulting print results. This data includes parameters for the process data relating to the material and the component to be printed, such as the printing temperature and movement profiles. Furthermore, validated process data such as a possible length compensation of the discharge device or the cartridge due to the pressure force and/or the shrinkage of the material during extrusion can increase the print quality.
Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweili- gen Austragungsvorrichtung. In vorteilhafter Weise können die Daten direkt von der Speichereinheit ausgelesen werden. Druckrelevante Merkmale befinden sich somit direkt an der Kartusche. Storing the process data on a storage unit of the discharge device enables the process parameters to be assigned directly to the respective gen discharge device. Advantageously, the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
Die Speicherung der Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sichere Speicherung der Daten. Eine direkte Zuordnung der Prozessparameter zur jeweiligen Austragungsvorrichtung ist durch den auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations- Code möglich. In vorteilhafter Weise können die Daten ohne physischem Kontakt aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und gegebenenfalls bearbeitet werden. Storing the process data in a network or in a cloud advantageously enables the data to be stored securely. A direct assignment of the process parameters to the respective discharge device is possible using the identification code stored on the first marking device. Advantageously, the data can be loaded from the network or cloud and, if necessary, edited without physical contact.
Ferner ist von Vorteil, dass ein oder mehrere Bauteile, bzw. Produkte auf der Kartusche gespeichert sein können. Diese kann der Kunde in seinem Drucker abrufen und drucken. Die Benutzerfreundlichkeit wird dadurch in vorteilhafter Weise stark erhöht und die Qualifizierung des Materials und des Druckprozesses wird stark vereinfacht. It is also advantageous that one or more components or products can be stored on the cartridge. The customer can access and print these on their printer. The user-friendliness is thereby greatly increased and the qualification of the material and the printing process is greatly simplified.
Dadurch müssen nicht mehr einzelne Bauteile auf Vorrat gefertigt, gelagert, vermessen und verschickt werden, sondern nur noch die Austragungsvorrichtungen, bzw. die Kartuschen mit den nötigen hinterlegten Daten. Dies ist insbesondere dann von großem Interesse, wenn die Stückzahlen sehr gering sind und eine hohe Varianz der Bauteile vorliegt. This means that individual components no longer have to be manufactured, stored, measured and shipped in stock, but only the discharge devices or the cartridges with the necessary stored data. This is particularly of great interest when the quantities are very small and there is a high variance in the components.
Das Ermitteln von neuen, während des Druckprozesses entstehenden Prozessdaten, die beispielsweise über Sensoren erfasst werden können und das eindeutige Zuordnen dieser Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Abgleich der vorhandenen zu den neuen Prozessdaten und eine mögliche Optimierung von zukünftigen Prozessdaten. The determination of new process data arising during the printing process, which can be recorded, for example, via sensors, and the clear assignment of this process data of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device advantageously enables a comparison of the existing to the new process data and a possible Optimization of future process data.
Ferner unterstützt die eindeutig identifizierbare und kodierte Austragungsvorrichtung den Nutzer in vorteilhafter Weise bei der Verhinderung von Produktpiraterie und der Herstellung von Plagiaten. Ferner ermöglicht die Austragungsvorrichtung das Einbinden eines Drucksystems in das „Internet of Things“ und bietet Vorteile bezüglich der digitalisierten Fertigung in der „Industrie 4.0“ unter Beibehaltung von Qualität und entsprechenden Fertigungsstandards. Furthermore, the clearly identifiable and coded discharge device advantageously supports the user in preventing product piracy and the production of plagiarism. Furthermore, the discharge device enables a printing system to be integrated into the “Internet of Things” and offers advantages regarding digitalized manufacturing in “Industry 4.0” while maintaining quality and corresponding manufacturing standards.
Die Digitalisierung des Drucksystems ermöglicht das Sammeln von Daten innerhalb einer Fertigungsplattform und ermöglicht in vorteilhafter Weise die Analyse von Prozessdaten, bzw. Druckerdaten bezüglich ihrer aktuellen und zukünftigen Anwendung. Dabei können die beim Drucken angefallenen und aufgenommenen Prozessparameter, bzw. Daten verwendet werden, um alte Daten ersetzen oder optimieren zu können. Die somit erhobenen Daten ermöglichen eine vorteilhafte Dokumentation des Lebenszyklus eines Produktes. The digitalization of the printing system enables the collection of data within a manufacturing platform and advantageously enables the analysis of process data or printer data with regard to their current and future application. The process parameters or data generated and recorded during printing can be used to replace or optimize old data. The data collected in this way enables an advantageous documentation of the life cycle of a product.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 Beispiel einer Vorrichtung während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung nach Stand der Technik, 1 example of a device during filling of a discharge device according to the prior art,
Fig. 2 ein Beispiel einer Druckeinrichtung mit mehreren Austragungseinheiten, welche in verschiedenen Druckkammereinheiten angeordnet sind nach Stand der Technik, 2 shows an example of a printing device with several discharge units which are arranged in different pressure chamber units according to the prior art,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials gemäß eines erstes Ausführungsbeispiels, Fig. 3 shows a device for providing a material to be printed according to a first embodiment,
Fig. 4 eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, 4 shows a device for providing a material to be printed according to a second exemplary embodiment,
Fig. 5 eine Druckvorrichtung gemäß eines erstes Ausführungsbeispiels, 5 shows a printing device according to a first exemplary embodiment,
Fig. 6 eine Druckvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, 6 shows a printing device according to a second exemplary embodiment,
Fig. 7 ein System zum Drucken eines dreidimensionalen Objekts gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Drucken dreidimensionaler Objekte, Fig. 7 shows a system for printing a three-dimensional object according to a second embodiment, Fig. 8 shows a method according to the invention for operating a system for printing three-dimensional objects,
Fig. 9 einen 3D-Drucker mit einer Austragungsvorrichtung und Fig. 9 shows a 3D printer with a discharge device and
Fig. 10 ein Beispiel für ein Objekt. Fig. 10 shows an example of an object.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung 20 zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials 38 aus dem Stand der Technik während einer Befüllung einer Austragungsvorrichtung 14. Die Fig. 1 ist dabei in einer Schnittansicht der Vorrichtung 20 gezeigt. Die Vorrichtung 20 weist zusätzlich zu der Austragungsvorrichtung 14 eine Dosiervorrichtung 18 auf. Die Dosiervorrichtung 18 ist dabei gebildet aus einem Grundkörper 22 an welchem ein Einfülltrichter 26 angeordnet ist. In den Einfülltrichter 26 ist ein Rohmaterial 30 einfüllbar, welches in fester Form, insbesondere in als Granulat vorliegt. Der Einfülltrichter 26 ist direkt verbunden mit einem durch den Grundkörper 22 gebildeten Dosierraum 34. In diesem Dosierraum 34 wird das Rohmaterial 30, zur Bildung eines druckfähigen Materials 38, aufgeschmolzen und plastifiziert. Fig. 1 shows an example of a device 20 for providing a material 38 to be printed from the prior art while filling a discharge device 14. Fig. 1 is shown in a sectional view of the device 20. In addition to the discharge device 14, the device 20 has a metering device 18. The metering device 18 is formed from a base body 22 on which a filling funnel 26 is arranged. A raw material 30 can be filled into the filling funnel 26, which is in solid form, in particular in the form of granules. The filling funnel 26 is directly connected to a metering space 34 formed by the base body 22. In this metering space 34, the raw material 30 is melted and plasticized to form a printable material 38.
Der Dosierraum 34 weist eine seitliche Dosierkolbenöffnung 42 auf. In dieser Dosierkolbenöffnung 42 ist ein Dosierkolben 46 angeordnet, welcher in den Dosierraum 34 hineinragt. Über den Dosierkolben 46 kann eine Dosierkolbenkraft FD auf das Material 38 in dem Dosierraum 34 aufgebracht werden, so dass dieses in Richtung einer der Dosierkolbenöffnung 42 gegenüber liegenden Dosierförderöffnung 50 pressbar ist. The metering chamber 34 has a lateral metering piston opening 42. A metering piston 46 is arranged in this metering piston opening 42 and projects into the metering chamber 34. A metering piston force FD can be applied to the material 38 in the metering space 34 via the metering piston 46, so that it can be pressed in the direction of a metering conveying opening 50 opposite the metering piston opening 42.
An der Dosierförderöffnung 50 weist die Dosiervorrichtung 18 ein Koppelelement 54 auf, welches einen Kanal 58 ausbildet, so dass das über die Dosierförderöffnung 50 ausgebrachte Material 38 an eine Koppelstelle 62 des Koppelementes 54 förderbar ist. An der Koppelstelle 62 ist die Austragungsvorrichtung 14 angeordnet, so dass diese Austragungsvorrichtung 14 das aufgeschmolzene Material 38 aufnehmen kann. At the metering conveyor opening 50, the metering device 18 has a coupling element 54, which forms a channel 58, so that the material 38 dispensed via the metering conveyor opening 50 can be conveyed to a coupling point 62 of the coupling element 54. The discharge device 14 is arranged at the coupling point 62, so that this discharge device 14 can accommodate the melted material 38.
Die Austragungsvorrichtung 14 weist einen Austragungskörper 66 auf, welcher einen Austragungsraum 70 ausbildet, in welchem aufgeschmolzenes Material 38 aufnehmbar ist. An einem mit der Koppelstelle 62 verbundenen Ende des Austragungskörpers 66 ist eine Düse 74 ausgebildet, über die das aufgeschmolzene Material 38 aufgenommen werden kann. Ebenso wird das Material 38 durch diese Düse 74 auf ein Werkstück (nicht gezeigt) aufgebracht. The discharge device 14 has a discharge body 66, which forms a discharge space 70 in which melted material 38 is recordable. At one end of the discharge body 66 connected to the coupling point 62, a nozzle 74 is formed, via which the melted material 38 can be picked up. Likewise, the material 38 is applied to a workpiece (not shown) through this nozzle 74.
Innerhalb des Austragungsraums 70 ist ein Austragungskolben 78 angeordnet, über den das Material 38 ausgefördert werden kann. Oberhalb des Austragungskolben 78 ist ein Mittel 82 angeordnet, über welches während der Befüllung eine Kraft FF entgegen einer Befüllungsrichtung aufgebracht wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Mittel 82 als eine schematisch angedeutete Feder ausgeführt. Durch die auf den Austragungskolben 78 ausgeübte Kraft FF wird eine Befüllung der Austragungsvorrichtung 14 ohne Luft gewährleistet. Während des Befüllens wird der Austragungskolben 78 dabei in Richtung der Feder 82 verschoben. A discharge piston 78 is arranged within the discharge space 70, via which the material 38 can be discharged. Above the discharge piston 78 there is a means 82 arranged, via which a force FF is applied against a filling direction during filling. In this exemplary embodiment, the means 82 is designed as a schematically indicated spring. The force FF exerted on the discharge piston 78 ensures that the discharge device 14 is filled without air. During filling, the discharge piston 78 is displaced in the direction of the spring 82.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Druckeinrichtung 101 mit mehreren Austragungseinheiten 14, welche in verschiedenen Druckkammereinheiten 102 angeordnet sind nach Stand der Technik. Jede Druckkammereinheit 102 fertigt dabei ein anderes Werkstück. In jeder Druckkammereinheit 102 ist eine Austragungseinheit 14 angeordnet, welche jeweils von einem Druckkopfkörper 106 aufgenommen ist, über den die Austragungseinheit 14 bewegbar ist. Fig. 2 shows an example of a printing device 101 with several discharge units 14, which are arranged in different pressure chamber units 102 according to the prior art. Each pressure chamber unit 102 produces a different workpiece. A discharge unit 14 is arranged in each pressure chamber unit 102, which is each received by a print head body 106, via which the discharge unit 14 can be moved.
Die Druckeinrichtung 101 weist ein Transportiersystem 86 auf. Dementsprechend können mehrere Austragungseinheiten 14 über ein einziges Transportiersystem 86 miteinander verbunden werden. Dadurch kann die Auslastung der Druckeinrichtung 101 verbessert werden. The printing device 101 has a transport system 86. Accordingly, several delivery units 14 can be connected to one another via a single transport system 86. This allows the utilization of the printing device 101 to be improved.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 20 zur Bereitstellung eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 , welches beispielhaft in Fig. 10 dargestellt ist, für einen in Fig. 9 dargestellten 3D-Drucker 2, umfassend eine Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen einer Austragungsvorrichtung 14 mit dem Material 38. Die Vorrichtung 20 umfasst ein System 5 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 mit einer Markierungsvorrichtung 52, wobei die Austragungsvorrichtung 14 eine erste Markierungsvorrichtung 52 umfasst und die Dosiervorrichtung 18 eine zweite Markierungsvorrichtung 51 umfasst. Der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung 20 zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 entspricht dem Aufbau der Vorrichtung aus Fig. 1 . In beiden Ausführungsbeispielen ist das System 5 zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung 14 zuzuordnen sind. 3 and 4 each show an exemplary embodiment of a device 20 for providing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 10, for one in FIG. 9 3D printer 2 shown, comprising a metering device 18 for filling a discharge device 14 with the material 38. The device 20 includes a system 5 for identifying the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 with a marking device 52, the dispensing device 14 comprising a first marking device 52 and the metering device 18 comprising a second marking device 51. The basic structure of the device 20 for providing the material 38 to be printed corresponds to the structure of the device from FIG. 1. In both exemplary embodiments, the system 5 for identification is designed such that process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14.
Die Prozessdaten 38‘ des druckbaren Materials 38 umfassen spezifische Eigenschaften des Materials 38, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials 38 den Degenerationsgrad und/oder die Viskositätszahl und/oder die Restfeuchte umfassen. The process data 38′ of the printable material 38 includes specific properties of the material 38, wherein the specific properties of the material 38 include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture.
Die Prozessdaten 1 ‘ des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 , wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen. The process data 1 ' of the three-dimensional object 1 comprise specific properties of the three-dimensional object 1, wherein the specific properties of the three-dimensional object 1 comprise at least movement profiles for producing the three-dimensional object 1.
Um die hohen Kräfte in der Dosiervorrichtung 18 zu gewährleisten, weist die Dosiervorrichtung 18 vorzugsweise den Dosierkolben 46 zum Ausfördern des Materials 38 aus der Dosiervorrichtung 18 auf, welcher über einen Hydraulik- oder einen Elektromotor angetrieben ist. Der Dosierkolben 46 ist dabei in der Dosiervorrichtung 18 bewegbar angeordnet und übt eine Kraft FD auf das Material 38 in der Dosiervorrichtung 18 aus, um dieses Material 38 aus der Dosiervorrichtung 18 in die Austragungsvorrichtung 14 zu befördern. Im Gegensatz zu der Austragungsvorrichtung 14, wo eine hohe Genauigkeit notwendig ist, können bei der Dosiervorrichtung 18 somit ausreichende Kräfte bereitgestellt werden. Durch die Trennung der Austragungsvorrichtung 14 von der Dosiervorrichtung 18 kann somit jede Vorrichtung 20 hinsichtlich der Funktion optimiert werden. Beim Verbinden der Dosiervorrichtung 18 mit der Austragungsvorrichtung 14 sind beide Vorrichtungen derart dichtend miteinander verbunden, so dass das Material 38 von der Dosiervorrichtung 18 zu der Austragungsvorrichtung 14 übertragbar ist. Die Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass das zu druckende Material 38 vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 aufgeschmolzen ist und das plastifizierte Material 38 über eine Öffnung 74 in die Austragungsvorrichtung 14 einbringbar ist. Ferner kann die Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 auch derart ausgestaltet sein, dass das zu druckende Material 38 vor dem Befüllen der Austragungsvorrichtung 14 verdichtet ist und das verdichtete Material 38 über eine Öffnung 74 in die Austragungsvorrichtung 14 einbringbar ist. In order to ensure the high forces in the metering device 18, the metering device 18 preferably has the metering piston 46 for conveying the material 38 out of the metering device 18, which is driven via a hydraulic or an electric motor. The metering piston 46 is arranged movably in the metering device 18 and exerts a force FD on the material 38 in the metering device 18 in order to convey this material 38 from the metering device 18 into the discharge device 14. In contrast to the dispensing device 14, where high accuracy is necessary, sufficient forces can thus be provided in the metering device 18. By separating the discharge device 14 from the metering device 18, each device 20 can be optimized in terms of function. When connecting the dosing device 18 to the dispensing device 14, both devices are sealingly connected to one another in such a way that the material 38 can be transferred from the dosing device 18 to the dispensing device 14. The metering device 18 for filling the discharge device 14 is, for example, designed such that the material 38 to be printed is melted before filling the discharge device 14 and the plasticized material 38 can be introduced into the discharge device 14 via an opening 74. Furthermore, the metering device 18 for filling the discharge device 14 can also be designed such that the material 38 to be printed is compacted before filling the discharge device 14 and the compacted material 38 can be introduced into the discharge device 14 via an opening 74.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung 18 des Systems 40 mit der Vorrichtung 20 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einer Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 gespeichert sind, wobei die Speichereinheit 6 an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist. 3 shows a first exemplary embodiment of the metering device 18 of the system 40 with the device 20 for filling the discharge device 14, the process data 38 ', 1' being stored in a storage unit 6 of the first marking device 52, the storage unit 6 being attached to the discharge device 14 is arranged.
Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist über die zweite Markierungsvorrichtung 51 , die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation darstellt, auslesbar, wobei die erste Markierungsvorrichtung 52 derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ beispielsweise über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. The first marking device 52 of the dispensing device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 51 of the metering device 18. The first marking device 52 can be read out via the second marking device 51, which represents, for example, a receiver unit for wireless communication, the first marking device 52 being designed in such a way that process data 38 ', 1' can be transmitted, for example via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa are.
Ein Verfahren zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 20 speichert Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung 14 durch die Dosiervorrichtung 18 von der zweiten Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 auf die Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14. A method for providing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the device 20 shown in FIG. 3 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 from the second marking device 51 of the metering device 18 to the storage unit 6 of the first marking device 52 of the discharge device 14.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung 18 des Systems 40 mit der Vorrichtung 20 zum Befüllen der Austragungsvorrichtung 14, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zuzuordnen sind. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist optisch oder über die zweite Markierungsvorrichtung 51 , die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation ist, auslesbar, wobei die Markierungsvorrichtung 52 beispielsweise einen QR-Code oder einen Barcode umfasst 4 shows a second exemplary embodiment of the metering device 18 of the system 40 with the device 20 for filling the discharge device 14, wherein the process data 38 ', 1' are stored in a network 80 or in a cloud 81, and these can be assigned to the respective printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 via an identification code 60 stored on the first marking device 52. The first marking device 52 can be read optically or via the second marking device 51, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, the marking device 52 comprising, for example, a QR code or a barcode
Ein Verfahren zur Bereitstellung des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung 20 speichert Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 in einem Netzwerk 80 und/oder in einer Cloud 81 , wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zugeordnet werden. A method for providing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the device 20 shown in FIG. 4 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in a network 80 and/or in a cloud 81, these being assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
Die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 werden vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung 14 durch die Dosiervorrichtung 18 in dem Netzwerk 80 und/ oder in der Cloud 81 gespeichert und dem auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 zugeordnet, wobei die zweite Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 identifiziert. The process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are stored before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 in the network 80 and / or in the cloud 81 and on the first Marking device 52 of the discharge device 14 assigned identification code 60, the second marking device 51 of the metering device 18 identifying the first marking device 52 of the discharge device 14.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Druckvorrichtung 10 des Systems 40 zum Drucken eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 , welches beispielhaft in Fig. 10 dargestellt ist, für einen in Fig. 9 dargestellten 3D-Drucker 2, umfassend eine Austragungsvorrichtung 14 mit dem Material 38 und eine Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung 14. Die Druckvorrichtung 10 weist ein System 5 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 auf, wobei an der Austragungsvorrichtung 14 die erste Markierungsvorrichtung 52 angeordnet und an der Druckvorrichtung 10 eine dritte Markierungsvorrichtung 53 angeordnet ist. 5 and 6 each show an exemplary embodiment of a printing device 10 of the system 40 for printing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 10, for an in 9, comprising a discharge device 14 with the material 38 and a receiving device 11 for receiving the discharge device 14. The printing device 10 has a system 5 for identifying the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1, the first marking device 52 being arranged on the discharge device 14 and a third marking device 53 being arranged on the printing device 10.
Der grundsätzliche Aufbau der Druckvorrichtung 10 zum Drucken des zu druckenden Materials 38 sieht vor, dass die Aufnahmevorrichtung 11 der Druckvorrichtung 10 die Austragungsvorrichtung 14 und die zweite Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 aufnimmt. Die Austragungseinheit 14 weist den Austragungskörper 66 auf, welcher den Austragungsraum 70 ausbildet, in welchem das aufgeschmolzene Material 38 aufnehmbar ist. Am Ende des Austragungskörpers 66 ist die Düse 74 ausgebildet, über die das aufgeschmolzene Material 38 aus dem Austragungskörper 66 ausgebracht werden kann. The basic structure of the printing device 10 for printing the material 38 to be printed provides that the receiving device 11 of the printing device 10 accommodates the discharge device 14 and the second marking device 53 of the printing device 10. The discharge unit 14 has the discharge body 66, which forms the discharge space 70 in which the melted material 38 can be received. At the end of the discharge body 66, the nozzle 74 is formed, via which the melted material 38 can be discharged from the discharge body 66.
Zum Schmelzen des Materials 38 in der Austragungsvorrichtung 14 weist die Druckvorrichtung 10 an der Aufnahmevorrichtung 11 eine Heizung 98 auf, die an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist. To melt the material 38 in the discharge device 14, the printing device 10 has a heater 98 on the receiving device 11, which is arranged on the discharge device 14.
Innerhalb des Austragungsraums 70 ist der Austragungskolben 78 angeordnet, über den das Material 38 ausgefördert werden kann. Oberhalb des Austragungskolben 78 ist ein Mittel 82 zur Ausbringung von Material 38 aus der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet. Der Austragungskolben 78 wirkt derart mit dem Mittel 82 zusammen, dass eine Kraft FF zur Ausbringung von Material 38 aus der Austragungsvorrichtung 14 aufbringbar ist. Das Mittel 82 zur Ausbringung von Material 38 kann hydraulisch oder elektrisch betätigt werden. Arranged within the discharge space 70 is the discharge piston 78, via which the material 38 can be discharged. Above the discharge piston 78 there is a means 82 for discharging material 38 from the discharge device 14. The discharge piston 78 interacts with the means 82 in such a way that a force FF can be applied to discharge material 38 from the discharge device 14. The means 82 for dispensing material 38 can be actuated hydraulically or electrically.
Ferner ist in beiden Ausführungsbeispielen das System 5 zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung 14 zuzuordnen sind. Die Prozessdaten 38‘ des druckbaren Materials 38 umfassen spezifische Eigenschaften des Materials 38, wobei die spezifischen Eigenschaften des Materials 38 den Degenerationsgrad und/oder die Viskositätszahl und/oder die Restfeuchte umfassen. Die Prozessdaten 1 ‘ des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen spezifische Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 , wobei die spezifischen Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts 1 zumindest Bewegungsprofile zur Herstellung des dreidimensionalen Objekts 1 umfassen. Furthermore, in both exemplary embodiments, the system 5 for identification is designed such that process data 38 ', 1 ' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14. The process data 38' of the printable material 38 includes specific properties of the material 38, wherein the specific properties of the material 38 include the degree of degeneration and/or the viscosity number and/or the residual moisture. The process data 1′ of the three-dimensional object 1 includes specific properties of the three-dimensional object 1, wherein the specific properties of the three-dimensional object 1 include at least movement profiles for producing the three-dimensional object 1.
Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems 40 mit der Druckvorrichtung 10, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einer Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 gespeichert sind, wobei die Speichereinheit 6 an der Austragungsvorrichtung 14 angeordnet ist. 5 shows a first exemplary embodiment of the system 40 with the printing device 10, the process data 38′, 1′ being stored in a storage unit 6 of the first marking device 52, the storage unit 6 being arranged on the discharge device 14.
Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der dritten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist über die dritte Markierungsvorrichtung 53, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation darstellt, auslesbar, wobei die erste Markierungsvorrichtung 52 derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ beispielsweise über WLAN, RFID, NFC, Bluetooth oder LoRa übertragbar sind. The first marking device 52 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10. The first marking device 52 can be read out via the third marking device 53, which represents, for example, a receiver unit for wireless communication, the first marking device 52 being designed such that process data 38 ', 1' can be transmitted, for example via WLAN, RFID, NFC, Bluetooth or LoRa are.
Das Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 5 gezeigten Druckvorrichtung 10 sieht vor, dass von der dritten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 aus der Speichereinheit 6 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ausgelesen werden. The method for printing a material 38 to be printed for producing a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the printing device 10 shown in FIG. 5 provides that process data is received from the third marking device 53 of the printing device 10 38', 1' of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 are read out from the storage unit 6 of the first marking device 52 of the discharge device 14 before printing the three-dimensional object 1.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 40 mit der Druckvorrichtung 10, wobei die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zuzuordnen sind. Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der dritten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist optisch oder über die dritte Markierungsvorrichtung 53, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation ist, auslesbar, wobei die Markierungsvorrichtung 52 beispielsweise einen QR-Code oder einen Barcode umfasst. 6 shows a second exemplary embodiment of the system 40 with the printing device 10, the process data 38 ', 1' being stored in a network 80 or in a cloud 81, which is stored via an identification code 60 stored on the first marking device 52 respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 can be assigned. The first marking device 52 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10. The first marking device 52 is optical or via the third Marking device 53, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, can be read, the marking device 52 comprising, for example, a QR code or a barcode.
Das Verfahren zum Drucken des zu druckenden Materials 38 zur Herstellung des aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 für einen 3D-Drucker 2 mit der in Fig. 6 gezeigten Druckvorrichtung 10 speichert Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 in einem Netzwerk 80 und/oder in einer Cloud 81 , wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zugeordnet werden. The method for printing the material 38 to be printed for producing the three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38 for a 3D printer 2 with the printing device 10 shown in FIG. 6 stores process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in a network 80 and/or in a cloud 81, these being assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
Vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 wird der Identifikations-Code 60 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 durch die dritte Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 ausgelesen und die dem ausgelesenen Identifikations-Code 60 zugeordneten Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 werden aus dem Netzwerk 80 oder der Cloud 81 geladen und verarbeitet. Before printing the three-dimensional object 1, the identification code 60 of the first marking device 52 of the discharge device 14 is read out by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are loaded and processed from the network 80 or the cloud 81.
Während des Druckens des dreidimensionalen Objekts 1 werden neue Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 von der Druckvorrichtung 10 ermittelt. Anschließend werden diese nach dem Drucken durch die dritte Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 dem Identifikations-Code 60 der Austragungsvorrichtung 14 zugeordnet und die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ werden dann durch die dritte Markierungsvorrichtung 53 in das Netzwerk 80 oder in die Cloud 81 geladen und verarbeitet. During the printing of the three-dimensional object 1, new process data 38′, 1′ of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 are determined by the printing device 10. After printing, these are then assigned to the identification code 60 of the discharge device 14 by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' are then loaded and processed by the third marking device 53 into the network 80 or into the cloud 81 .
Fig. 7 zeigt ein System 40 zum Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels. Das System 40 zum Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 aus dem druckbaren Material 38 umfasst die Druckvorrichtung 10 für einen 3D-Drucker 2, die Dosiervorrichtung 18 zum Befüllen des zu druckenden Materials 38 und die Austragungsvorrichtung 14, zum Drucken des über die Dosiervorrichtung 18 bereitgestellten Materials 38, wobei die Austragungsvorrichtung 14 die erste Markierungsvorrichtung 52 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 aufweist Die Dosiervorrichtung 18 weist die zweite Markierungsvorrichtung 51 auf. Die Druckvorrichtung 10 weist die dritte Markierungsvorrichtung 53 auf. 7 shows a system 40 for printing the three-dimensional object 1 according to the second embodiment. The system 40 for printing the three-dimensional object 1 from the printable material 38 includes the printing device 10 for a 3D printer 2, the metering device 18 for filling the material 38 to be printed and the discharge device 14 for printing the material 38 provided via the metering device 18 , wherein the discharge device 14 uses the first marking device 52 to identify the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1. The metering device 18 has the second marking device 51. The printing device 10 has the third marking device 53.
Das System 40 ist derart ausgestaltet, dass Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung 14 zuzuordnen sind. Die Prozessdaten 38‘, 1 ‘ sind in der Cloud 81 gespeichert, wobei diese über den auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zuzuordnen sind. The system 40 is designed in such a way that process data 38′, 1′ of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 can be clearly assigned to the respective discharge device 14. The process data 38', 1' are stored in the cloud 81, and can be assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 via the identification code 60 stored on the first marking device 52.
Die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 ist zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 und zur gegenseitigen Kommunikation mit der dritten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet. The first marking device 52 of the dispensing device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 51 of the metering device 18 and for mutual communication with the third marking device 53 of the printing device 10.
Das Verfahren zum Drucken eines dreidimensionalen Objekts 1 aus einem druckbaren Materials 38 durch das System 40 wird ausgeführt, indem Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 in dem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 gespeichert werden, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 dem jeweiligen druckbaren Material 38 und/oder dem dreidimensionalen Objekt 1 zugeordnet werden. The method for printing a three-dimensional object 1 from a printable material 38 by the system 40 is carried out by storing process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 in the network 80 or in a cloud 81, these are assigned to the respective printable material 38 and/or the three-dimensional object 1 by an identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14.
Ferner werden in einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 vor, während oder nach einem Befüllvorgang der Austragungsvorrichtung 14 durch die Dosiervorrichtung 18 in dem Netzwerk 80 oder in der Cloud 81 gespeichert und werden dem auf der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 hinterlegten Identifikations-Code 60 zugeordnet, wobei die zweite Markierungsvorrichtung 51 der Dosiervorrichtung 18 die erste Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 identifiziert. Furthermore, in a further method step of the method, process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 are stored before, during or after a filling process of the discharge device 14 by the metering device 18 in the network 80 or in the cloud 81 and are assigned to the identification code 60 stored on the first marking device 52 of the discharge device 14, the second marking device 51 of the metering device 18 identifying the first marking device 52 of the discharge device 14.
In einem weiteren Verfahrensschritt des Verfahrens wird vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 der Identifikations-Code 60 der ersten Markierungs- Vorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 durch die dritte M a rkie rungs Vorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 ausgelesen und die dem ausgelesenen Identifikations-Code 60 zugeordneten Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 werden aus dem Netzwerk 80 oder der Cloud 81 geladen und verarbeitet. In a further step of the method, before printing the three-dimensional object 1, the identification code 60 of the first marking Device 52 of the discharge device 14 is read out by the third marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' of the printable material 38 and / or the three-dimensional object 1 assigned to the read identification code 60 are from the network 80 or loaded and processed in Cloud 81.
Anschließend werden in einem nächsten Verfahrensschritt während des Druckens des dreidimensionalen Objekts 1 aufgenommene Prozessdaten 38“, 1“ in der Druckvorrichtung 10 gespeichert und nach dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 werden die neuen Prozessdaten 38“, 1 “ dem Identifikations-Code 60 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 zugewiesen und durch die dritte Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 in das Netzwerk 80 oder die Cloud 81 gesendet, gespeichert und verarbeitet. Subsequently, in a next method step, process data 38", 1" recorded during the printing of the three-dimensional object 1 is stored in the printing device 10 and after printing the three-dimensional object 1, the new process data 38", 1" is assigned to the identification code 60 of the first marking device 52 assigned to the discharge device 14 and sent, stored and processed by the third marking device 53 of the printing device 10 into the network 80 or the cloud 81.
Diese Daten 38“, 1“ können dann für einen erneuten Befüllvorgang einer Austragungsvorrichtung 14 zugewiesen werden. This data 38", 1" can then be assigned to a discharge device 14 for a new filling process.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben des Systems 40 zum Drucken dreidimensionaler Objekte 1 , wobei folgende Schritte gezeigt sind: 8 shows a flowchart of the method 100 according to the invention for operating the system 40 for printing three-dimensional objects 1, the following steps being shown:
Erfassen 110 von Prozessdaten 1 ‘ des Objekts 1 , Optimieren 120 der Prozessdaten 1 ‘ des Objekts 1 , Erfassen 130 von Prozessdaten 38‘ des Materials 38, Optimieren 140 der Prozessdaten 38‘ des Materials 38, Speichern 150 der Prozessdaten 38‘, 1 ‘ in einer Speichereinheit 6 oder in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 , Acquiring 110 of process data 1' of the object 1, optimizing 120 of the process data 1' of the object 1, capturing 130 of process data 38' of the material 38, optimizing 140 of the process data 38' of the material 38, storing 150 of the process data 38', 1' in a storage unit 6 or in a network 80 or in a cloud 81,
Identifikation 160 der Prozessdaten 38‘, 1 ‘ des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 , Befüllen 170 einer Austragungsvorrichtung 14 mit zu druckendem Material 38 mit einer Dosiervorrichtung 18 und eindeutige Zuordnung 180 der Prozessdaten 38‘, 1 ‘ zur jeweiligen Austragungsvorrichtung 14, Transportieren 190 der Austragungsvorrichtung 14 zu einem zu druckenden Bereich, Auslesen 200 der Prozessdaten 38‘, 1 ‘ aus der Speichereinheit 6 oder dem Netzwerk 80 oder der Cloud 81 durch eine Druckvorrichtung 10, Drucken 210 unter Berücksichtigung der Prozessdaten 38‘, 1 ‘, Erfassen 220 neuer Prozessdaten 38“, 1 “ während des Drucks, Speichern 230 der neuen Prozessdaten 38“, 1 “ in einer Speichereinheit 6 oder in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 , - Optimierung 240 der Prozessdaten 38“, 1“ und Identification 160 of the process data 38', 1 ' of the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1, filling 170 a discharge device 14 with material 38 to be printed using a dosing device 18 and unique assignment 180 of the process data 38', 1 ' to the respective discharge device 14, transporting 190 the discharge device 14 to an area to be printed, reading 200 of the process data 38', 1 ' from the storage unit 6 or the network 80 or the cloud 81 by a printing device 10, Printing 210 taking into account the process data 38', 1 ', capturing 220 new process data 38", 1 " during printing, storing 230 the new process data 38", 1 " in a storage unit 6 or in a network 80 or in a cloud 81 , - optimizing 240 the process data 38", 1" and
Speichern 250 der neuen Prozessdaten 38“, 1 “ in einer Speichereinheit 6 oder in einem Netzwerk 80 oder in einer Cloud 81 . Save 250 the new process data 38", 1" in a storage unit 6 or in a network 80 or in a cloud 81.
Die neuen Prozessdaten 38“, 1“ können zum Ausführen einer oder mehrerer der Verfahrensschritte 160 bis 250 verwendet werden. The new process data 38", 1" can be used to carry out one or more of the process steps 160 to 250.
Fig. 9 zeigt den 3D-Drucker 2 mit einer Austragungsvorrichtung 14 und in Fig. 10 ist ein Beispiel für das Objekt 1 in schematischer perspektivischer Zeichnung gezeigt. Fig. 9 shows the 3D printer 2 with a discharge device 14 and in Fig. 10 an example of the object 1 is shown in a schematic perspective drawing.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren (100) zum Betreiben eines Systems (40) zum Drucken dreidimensionaler Objekte (1) aus druckbaren Material (38), wobei das Verfahren (100) die Schritte umfasst: 1. A method (100) for operating a system (40) for printing three-dimensional objects (1) from printable material (38), the method (100) comprising the steps of:
Erfassen (110) von Prozessdaten (1 ‘) des Objekts (1), Acquiring (110) process data (1 ') of the object (1),
Optimieren (120) der Prozessdaten (1 ‘) des Objekts (1), Erfassen (130) von Prozessdaten (38‘) des Materials (38), Optimieren (140) der Prozessdaten (38‘) des Materials (38), Speichern (150) der Prozessdaten (38‘, 1 ‘) in einer Speichereinheit (6) oder in einem Netzwerk (80) oder in einer Cloud (81), Optimizing (120) the process data (1 ') of the object (1), acquiring (130) process data (38') of the material (38), optimizing (140) the process data (38') of the material (38), saving ( 150) the process data (38', 1') in a storage unit (6) or in a network (80) or in a cloud (81),
Identifikation (160) der Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1), Identification (160) of the process data (38', 1') of the printable material (38) and/or the three-dimensional object (1),
Befüllen (170) einer Austragungsvorrichtung (14) mit zu druckendem Material (38) mit einer Dosiervorrichtung (18) und eindeutige Zuordnung (180) der Prozessdaten (38‘, 1 ‘) zur jeweiligen Austragungsvorrichtung (14), Filling (170) of a discharge device (14) with material (38) to be printed using a metering device (18) and clear assignment (180) of the process data (38 ', 1 ') to the respective discharge device (14),
Transportieren (190) der Austragungsvorrichtung (14) zu einem zu druckenden Bereich, Transporting (190) the discharge device (14) to an area to be printed,
Auslesen (200) der Prozessdaten (38‘, 1 ‘) aus der Speichereinheit (6) oder dem Netzwerk (80) oder der Cloud (81) durch eine Druckvorrichtung (10), Reading out (200) the process data (38', 1') from the storage unit (6) or the network (80) or the cloud (81) by a printing device (10),
Drucken (210) unter Berücksichtigung der Prozessdaten (38‘, 1 ‘), Erfassen (220) neuer Prozessdaten (38“, 1“) während des Drucks, Speichern (230) der neuen Prozessdaten (38“, 1“) in einer Speichereinheit (6) oder in einem Netzwerk (80) oder in einer Cloud (81), Optimierung (240) der Prozessdaten (38“, 1“) und Printing (210) taking into account the process data (38', 1'), acquiring (220) new process data (38", 1") during printing, storing (230) the new process data (38", 1") in a storage unit (6) or in a network (80) or in a cloud (81), optimization (240) of the process data (38", 1") and
Speichern (250) der neuen Prozessdaten (38“, 1“) in einer Speichereinheit (6) oder in einem Netzwerk (80) oder in einer Cloud (81). Verfahren (100) zum Betreiben eines System (40) zum Drucken dreidimensionaler Objekte (1) aus druckbaren Material (38), wobei die neuen Prozessdaten (38“, 1 “) zum Ausführen einer oder mehrerer der Verfahrensschritte (160) bis (250) nach Anspruch 1 verwendet werden. Storing (250) the new process data (38", 1") in a storage unit (6) or in a network (80) or in a cloud (81). Method (100) for operating a system (40) for printing three-dimensional objects (1) from printable material (38), the new process data (38", 1 ") being used to carry out one or more of the method steps (160) to (250) can be used according to claim 1.
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