WO2024061926A1 - Printing device for a 3d printer, and method for printing a material to be printed for a 3d printer - Google Patents

Printing device for a 3d printer, and method for printing a material to be printed for a 3d printer Download PDF

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WO2024061926A1
WO2024061926A1 PCT/EP2023/075836 EP2023075836W WO2024061926A1 WO 2024061926 A1 WO2024061926 A1 WO 2024061926A1 EP 2023075836 W EP2023075836 W EP 2023075836W WO 2024061926 A1 WO2024061926 A1 WO 2024061926A1
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WO
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printing
dimensional object
discharge
discharge device
process data
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075836
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Inventor
Hendrik JAHNLE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a printing device for a 3D printer for printing a material to be printed and a method for printing a material to be printed for a 3D printer.
  • 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 conveyed within the print head to an exit opening through which this material is applied to a print 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 printing device for a 3D printer for printing a material to be printed and a method for printing a material to be printed for a 3D printer, which enable printing from a discharge device, with material and / or object properties of a material to be printed can be clearly assigned to a discharge device.
  • a printing device for a 3D printer for printing a material to be printed for producing a three-dimensional object to be printed from the printable material comprising a discharge device with the material and a receiving device for receiving the discharge device, was provided.
  • the printing device has a system for identifying the printable material and/or the three-dimensional object, a first marking device being arranged on the discharge device and a second marking device being arranged on the printing device.
  • 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.
  • the identification of the printable material and/or the three-dimensional object ensures that the correct material is in the respective discharge device and/or that the correct object data is assigned to the discharge device. Incorrect material or incorrect object data can thus be advantageously detected, which can guarantee a reliable 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 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 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 transported to the printing device after filling with the material.
  • 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 identification system is 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 is stored in a storage unit of the first marking device, the storage unit being arranged on the discharge device.
  • Storing the process data on a storage unit of the discharge device advantageously enables the process parameters to be assigned directly to the respective discharge device.
  • the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
  • the process data is stored in a network or in a cloud, and 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 discharge device is suitable for mutual communication with the second marking device of the printing device, whereby communication between the first marking device of the discharge device and the second marking device of the printing device can advantageously 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 appropriate materials, whereby printing data is collected and evaluated, for example, with regard to the resulting printing results.
  • This data includes parameters for the process data regarding 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.
  • the printing device on the receiving device has a heater for melting the material in the discharge device.
  • the discharge device has a discharge piston which interacts with a means with which a force for discharging material from the discharge device can be applied.
  • the discharge piston can further have a discharge body and an opening.
  • the discharge body forms the housing of the discharge device and can be designed in such a way that it allows a temperature transfer from a heater and/or microwaves into the material, whereby it can be melted and made available for printing.
  • the opening can be the nozzle of the printer or openings with different geometries can be arranged on the nozzle body.
  • the printing device can accommodate several discharge devices, for example to operate several print heads simultaneously or one after the other.
  • the printing device recognizes the respective cartridge by the code and can use it accordingly during operation.
  • the invention further comprises a method for printing a material to be printed for producing a three-dimensional object to be printed from the printable material for a 3D printer with a printing device.
  • the method is carried out with a printing device according to the invention.
  • process data of the printable material and/or the three-dimensional object are read out from the storage unit of the first marking device of the discharge device by the second marking device of the printing device before printing the three-dimensional object.
  • Storing the process data on a storage unit of the discharge device enables direct assignment of the data Process parameters for the respective discharge device.
  • the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
  • process data of the printable material and/or the three-dimensional object are stored in a network and/or in a cloud, these being assigned to the respective printable material and/or by an identification code stored on the first marking device of the discharge device assigned to the three-dimensional object.
  • 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 identification code of the first marking device of the discharge device is read out by the second marking device of the printing device and the process data of the printable material and/or the three-dimensional object assigned to the read identification code becomes loaded and processed from the network or cloud.
  • new process data of the printable material and/or the three-dimensional object are determined by the printing device while the three-dimensional object is being printed, these are assigned to the identification code of the discharge device after printing by the second marking device of the printing device and the process data is processed by the second marking device loaded into the network or into the cloud and processed.
  • 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 the integration of a printing system into the “Internet of Things” and offers advantages in terms of digitalized production 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.
  • 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.
  • 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 first exemplary embodiment of a printing device according to the invention
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a printing device according to the invention
  • Fig. 5 a 3D printer with a discharge device
  • Fig. 6 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 dosing device 18 has a coupling element
  • 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 can be received. 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 100 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 100 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 100 to be improved.
  • 3 and 4 each show an exemplary embodiment of a printing device 10 according to the invention for printing a material 38 to be printed in order to produce a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 5 shown 3D printer 2, 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, a first marking device 52 being arranged on the discharge device 14 and a second 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 is arranged within the discharge space 70, via which the material 38 can be conveyed out. 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 3 shows a first exemplary embodiment of the printing device 10 according to the invention, 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 second marking device 53 of the printing device 10.
  • the first marking device 52 can be read out via the second 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.
  • Process data 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. 4 shows a second embodiment of the invention
  • Printing device 10 wherein the process data 38 ', 1 'in a network 80 or are stored in a cloud 81, which 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 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 53 of the printing device 10.
  • the first marking device 52 can be read optically or via the second marking device 53, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, the marking device 52 being, for example, a Includes QR code or 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 according to the invention 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 identification code 60 of the first marking device 52 of the discharge device 14 is read out by the second 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.
  • these are then assigned to the identification code 60 of the discharge device 14 by the second marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' are then loaded and processed by the second marking device 53 into the network 80 or into the cloud 81 .
  • Fig. 5 shows the 3D printer 2 with a discharge device 14 and in Fig. 6 an example of the object 1 is shown in a schematic perspective drawing.

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Abstract

The invention relates to a printing device (10) for a 3D printer (2) for printing a material (38) to be printed in order to produce a three-dimensional object (1) to be printed from the printable material (38), comprising a discharge device (14) with the material (38) and comprising a receiving device (11) for receiving the discharge device (14). The invention is characterized in that the printing device (10) has a system (5) for identifying the printable material (38) and/or the three-dimensional object (1), wherein a first marking device (52) is arranged on the discharge device (14), and a second marking device (53) is arranged on the printing device (10). The invention additionally relates to a method for printing a material (38) to be printed in order to produce a three-dimensional object (1) to be printed from the printable material (38) for a 3D printer using a device (10) according to the invention.

Description

Beschreibung Description
Titel: für einen 3D-Drucker und Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker Title: for a 3D printer and method for printing a material to be printed for a 3D printer
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials und ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker. The present invention relates to a printing device for a 3D printer for printing a material to be printed and a method for printing a material to be printed for a 3D printer.
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. 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 conveyed within the print head to an exit opening through which this material is applied to a print area.
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. 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 eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials und ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials für einen 3D-Drucker zur Verfügung zu stellen, die das Drucken aus einer Austragungsvorrichtung ermöglichen, wobei Material und/oder Objekteigenschaften eines zu druckenden Materials eindeutig einer Austragungsvorrichtung zugewiesen werden können. The object of the invention is to provide a printing device for a 3D printer for printing a material to be printed and a method for printing a material to be printed for a 3D printer, which enable printing from a discharge device, with material and / or object properties of a material to be printed can be clearly assigned to a discharge device.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Im Rahmen der Erfindung wurde eine Druckvorrichtung für einen 3D-Drucker zum Drucken eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts, umfassend eine Austragungsvorrichtung mit dem Material und eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung bereitgestellt. Within the scope of the invention, a printing device for a 3D printer for printing a material to be printed for producing a three-dimensional object to be printed from the printable material, comprising a discharge device with the material and a receiving device for receiving the discharge device, was provided.
Erfindungsgemäß weist die Druckvorrichtung ein System zur Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts auf, wobei an der Austragungsvorrichtung eine erste Markierungsvorrichtung angeordnet und an der Druckvorrichtung eine zweite Markierungsvorrichtung angeordnet ist. According to the invention, the printing device has a system for identifying the printable material and/or the three-dimensional object, a first marking device being arranged on the discharge device and a second marking device being arranged on the printing device.
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 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 the correct material is in the respective discharge device and/or that the correct object data is assigned to the discharge device. Incorrect material or incorrect object data can thus be advantageously detected, which can guarantee a reliable printing process.
Die Markierungsvorrichtung an der Austragungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Identifikation des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts zur Austragungsvorrichtung. Die Markierungsvorrichtung an der Druckvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein Kommunikation mit der ersten Markierungsvorrichtung der 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. 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.
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 transported to the printing device after filling with the material. 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.
In einer Weiterbildung ist das System zur Identifikation derart ausgestaltet, dass Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung zuzuordnen sind. In a further development, the identification system is 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. 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 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.
In einer ersten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einer Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung gespeichert, wobei die Speichereinheit an der Austragungsvorrichtung angeordnet ist. In a first embodiment of the invention, the process data is stored in a storage unit of the first marking device, the storage unit being arranged on the discharge device.
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. Storing the process data on a storage unit of the discharge device advantageously enables the process parameters to be assigned directly to the respective discharge device. Advantageously, the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
In einer zweiten Ausführung der Erfindung sind die Prozessdaten in einem Netzwerk oder in einer Cloud gespeichert sind, wobei diese über einen auf der ersten Markierungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zuzuordnen sind. 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. In a second embodiment of the invention, the process data is stored in a network or in a cloud, and 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. Advantageously, the data can be loaded from the network or cloud and, if necessary, edited without physical contact.
In einer Weiterbildung ist die erste Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung geeignet, wodurch in vorteilhafter Weise eine Kommunikation der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung mit der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung stattfinden kann. In a further development, the first marking device of the discharge device is suitable for mutual communication with the second marking device of the printing device, whereby communication between the first marking device of the discharge device and the second marking device of the printing device can advantageously 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. Ferner kann die erste Markierungsvorrichtung einen QR-Code oder einen Barcode umfassen, wodurch die Austragsvorrichtung einfach und sicher identifiziert werden kann. 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. Furthermore, the first marking device can include a QR code or a barcode, whereby the discharge device can be identified easily and securely.
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 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. In einer Weiterbildung weist die Druckvorrichtung an der Aufnahmevorrichtung eine Heizung zum Schmelzen des Materials in der Austragungsvorrichtung auf. Further validated process data results from printing prototypes and test prints with appropriate materials, whereby printing data is collected and evaluated, for example, with regard to the resulting printing results. This data includes parameters for the process data regarding 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. In a further development, the printing device on the receiving device has a heater for melting the material in the discharge device.
In einer Weiterbildung weist die Austragungsvorrichtung einen Austragungskolben auf, der mit einem Mittel zusammenwirkt, mit welchem eine Kraft zur Ausbringung von Material aus der Austragungsvorrichtung aufbringbar ist. In a further development, the discharge device has a discharge piston which interacts with a means with which a force for discharging material from the discharge device can be applied.
Der Austragungskolben kann ferner einen Austragungskörper und eine Öffnung aufweisen. Der Austragungskörper bildet das Gehäuse der Austragungsvorrichtung und kann derart ausgestaltet sein, dass er einen Temperaturübertrag von einer Heizung und/oder Mikrowellen in das Material zulässt, wodurch dieses aufgeschmolzen und zum Drucken bereitgestellt werden kann. The discharge piston can further have a discharge body and an opening. The discharge body forms the housing of the discharge device and can be designed in such a way that it allows a temperature transfer from a heater and/or microwaves into the material, whereby it can be melted and made available for printing.
Die Öffnung kann die Düse des Druckers sein oder es können am Düsenkörper Öffnungen mit unterschiedlichen Geometrien angeordnet werden. The opening can be the nozzle of the printer or openings with different geometries can be arranged on the nozzle body.
In einer Alternative kann die Druckvorrichtung mehrere Austragungsvorrichtungen aufnehmen, um beispielsweise mehrere Druckköpfe gleichzeitig oder nacheinander zu betreiben. Dabei erkennt die Druckvorrichtung die jeweilige Kartusche am Code und kann sie entsprechend im Betrieb einsetzen. In an alternative, the printing device can accommodate several discharge devices, for example to operate several print heads simultaneously or one after the other. The printing device recognizes the respective cartridge by the code and can use it accordingly during operation.
Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Drucken eines zu druckenden Materials zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material zu druckenden dreidimensionalen Objekts für einen 3D-Drucker mit einer Druckvorrichtung. Das Verfahren wird mit einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung ausgeführt. The invention further comprises a method for printing a material to be printed for producing a three-dimensional object to be printed from the printable material for a 3D printer with a printing device. The method is carried out with a printing device according to the invention.
Erfindungsgemäß werden in einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts von der zweiten Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung aus der Speichereinheit der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung ausgelesen. According to the invention, in a first exemplary embodiment of the method, process data of the printable material and/or the three-dimensional object are read out from the storage unit of the first marking device of the discharge device by the second marking device of the printing device before printing the three-dimensional object.
Die Speicherung der Prozessdaten auf einer Speichereinheit der Austragungsvorrichtung ermöglicht 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. Storing the process data on a storage unit of the discharge device enables direct assignment of the data Process parameters for the respective discharge device. Advantageously, the data can be read directly from the storage unit. Print-relevant features are therefore located directly on the cartridge.
Erfindungsgemäß werden in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts in einem Netzwerk und/oder in einer Cloud gespeichert, wobei diese durch einen auf der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung hinterlegten Identifikations-Code dem jeweiligen druckbaren Material und/oder dem dreidimensionalen Objekt zugeordnet werden. According to the invention, in a second exemplary embodiment of the method, process data of the printable material and/or the three-dimensional object are stored in a network and/or in a cloud, these being assigned to the respective printable material and/or by an identification code stored on the first marking device of the discharge device assigned to the three-dimensional object.
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.
In einer Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens wird vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts der Identifikations-Code der ersten Markierungsvorrichtung der Austragungsvorrichtung durch die zweite Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung ausgelesen und die dem ausgelesenen Identifikations-Code zugeordneten Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts werden aus dem Netzwerk oder der Cloud geladen und verarbeitet. In a further development of the second exemplary embodiment of the method, before the three-dimensional object is printed, the identification code of the first marking device of the discharge device is read out by the second marking device of the printing device and the process data of the printable material and/or the three-dimensional object assigned to the read identification code becomes loaded and processed from the network or cloud.
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden während des Druckens des dreidimensionalen Objekts neue Prozessdaten des druckbaren Materials und/oder des dreidimensionalen Objekts von der Druckvorrichtung ermittelt, diese nach dem Drucken durch die zweite Markierungsvorrichtung der Druckvorrichtung dem Identifikations-Code der Austragungsvorrichtung zugeordnet und die Prozessdaten durch die zweite Markierungsvorrichtung in das Netzwerk oder in die Cloud geladen und verarbeitet. In a further development of the method, new process data of the printable material and/or the three-dimensional object are determined by the printing device while the three-dimensional object is being printed, these are assigned to the identification code of the discharge device after printing by the second marking device of the printing device and the process data is processed by the second marking device loaded into the network or into the cloud and processed.
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. Determining new process data that arises during the printing process, which can be recorded via sensors, for example Clearly assigning these process data of the printable material and/or the three-dimensional object to the discharge device advantageously enables a comparison of the existing process data with 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. 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. 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 the integration of a printing system into the “Internet of Things” and offers advantages in terms of digitalized production 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.
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.
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, Fig. 2 ein Beispiel einer Druckeinrichtung mit mehreren Austragungseinheiten, welche in verschiedenen Druckkammereinheiten angeordnet sind nach Stand der Technik, 1 example of a device during filling of a discharge device according to the prior art, 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 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung, 3 shows a first exemplary embodiment of a printing device according to the invention,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung, 4 shows a second exemplary embodiment of a printing device according to the invention,
Fig. 5 einen 3D-Drucker mit einer Austragungsvorrichtung und Fig. 5 a 3D printer with a discharge device and
Fig. 6 ein Beispiel für ein Objekt. Fig. 6 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 KoppelelementAt the dosing opening 50, the dosing device 18 has a coupling element
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. 54, which forms a channel 58, so that the Dosing conveyor opening 50 material 38 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 can be received. 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 100 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 100 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 100 weist ein Transportiersystem 86 auf. Dementsprechend können mehrere Austragungseinheiten 14 über ein einziges Transportiersystem 86 miteinander verbunden werden. Dadurch kann die Auslastung der Druckeinrichtung 100 verbessert werden. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10 zum Drucken eines zu druckenden Materials 38 zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material 38 zu druckenden dreidimensionalen Objekts 1 , welches beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, für einen in Fig. 5 dargestellten 3D-Drucker 2, umfassend eine Austragungsvorrichtung 14 mit dem Material 38 und eine Aufnahmevorrichtung 11 zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung 14. The printing device 100 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 100 to be improved. 3 and 4 each show an exemplary embodiment of a printing device 10 according to the invention for printing a material 38 to be printed in order to produce a three-dimensional object 1 to be printed from the printable material 38, which is shown by way of example in FIG. 5 shown 3D printer 2, comprising a discharge device 14 with the material 38 and a receiving device 11 for receiving the discharge device 14.
Erfindungsgemäß weist die Druckvorrichtung 10 ein System 5 zur Identifikation des druckbaren Materials 38 und/oder des dreidimensionalen Objekts 1 auf, wobei an der Austragungsvorrichtung 14 eine erste Markierungsvorrichtung 52 angeordnet und an der Druckvorrichtung 10 eine zweite Markierungsvorrichtung 53 angeordnet ist According to the invention, the printing device 10 has a system 5 for identifying the printable material 38 and/or the three-dimensional object 1, a first marking device 52 being arranged on the discharge device 14 and a second 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. 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. The discharge piston 78 is arranged within the discharge space 70, via which the material 38 can be conveyed out. 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. 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.
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 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. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen 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. 3 shows a first exemplary embodiment of the printing device 10 according to the invention, 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 zweiten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet. Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist über die zweite 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. 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. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Druckvorrichtung 10 sieht vor, dass von der zweiten 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 first marking device 52 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 53 of the printing device 10. The first marking device 52 can be read out via the second 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 according to the invention shown in FIG. 3 provides that from the second marking device 53 of the printing device 10 Process data 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. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßenFig. 4 shows a second embodiment of the invention
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 zweiten Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 geeignet Die erste Markierungsvorrichtung 52 ist optisch oder über die zweite Markierungsvorrichtung 53, die beispielsweise eine Empfängereinheit zur drahtlosen Kommunikation ist, auslesbar, wobei die Markierungsvorrichtung 52 beispielsweise einen QR-Code oder einen Barcode umfasst. Printing device 10, wherein the process data 38 ', 1 'in a network 80 or are stored in a cloud 81, which 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 of the discharge device 14 is suitable for mutual communication with the second marking device 53 of the printing device 10. The first marking device 52 can be read optically or via the second marking device 53, which is, for example, a receiver unit for wireless communication, the marking device 52 being, for example, a Includes QR code or 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. 4 gezeigten erfindungsgemäßen 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 according to the invention 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.
Vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts 1 wird der Identifikations-Code 60 der ersten Markierungsvorrichtung 52 der Austragungsvorrichtung 14 durch die zweite 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. 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 zweite Markierungsvorrichtung 53 der Druckvorrichtung 10 dem Identifikations-Code 60 der Austragungsvorrichtung 14 zugeordnet und die Prozessdaten 38‘, 1‘ werden dann durch die zweite Markierungsvorrichtung 53 in das Netzwerk 80 oder in die Cloud 81 geladen und verarbeitet. Fig. 5 zeigt den 3D-Drucker 2 mit einer Austragungsvorrichtung 14 und in Fig. 6 ist ein Beispiel für das Objekt 1 in schematischer perspektivischer Zeichnung gezeigt. 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 second 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. 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 second marking device 53 of the printing device 10 and the process data 38 ', 1' are then loaded and processed by the second marking device 53 into the network 80 or into the cloud 81 . Fig. 5 shows the 3D printer 2 with a discharge device 14 and in Fig. 6 an example of the object 1 is shown in a schematic perspective drawing.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Druckvorrichtung (10) für einen 3D-Drucker (2) zum Drucken eines zu druckenden Materials (38) zur Herstellung eines aus dem druckbaren Material (38) zu druckenden dreidimensionalen Objekts (1), umfassend eine Austragungsvorrichtung (14) mit dem Material (38) und eine Aufnahmevorrichtung (11) zur Aufnahme der Austragungsvorrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (10) ein System (5) zur Identifikation des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aufweist, wobei an der Austragungsvorrichtung (14) eine erste Markierungsvorrichtung (52) angeordnet und an der Druckvorrichtung (10) eine zweite Markierungsvorrichtung (53) angeordnet ist. 1 . Printing device (10) for a 3D printer (2) for printing a material (38) to be printed for producing a three-dimensional object (1) to be printed from the printable material (38), comprising a discharge device (14) with the material (38 ) and a receiving device (11) for receiving the discharge device (14), characterized in that the printing device (10) has a system (5) for identifying the printable material (38) and / or the three-dimensional object (1), wherein a first marking device (52) is arranged on the discharge device (14) and a second marking device (53) is arranged on the printing device (10).
2. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das System (5) zur Identifikation derart ausgestaltet ist, dass Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) eindeutig der jeweiligen Austragungsvorrichtung (14) zuzuordnen sind. 2. Printing device (10) according to claim 1, characterized in that 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) is unique must be assigned to the respective discharge device (14).
3. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 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. Printing device (10) according to claim 2, characterized in that the process data (38 ', 1 ') are stored in a storage unit (6) of the first marking device (52), the storage unit (6) being on the discharge device (14). is arranged.
4. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 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. Druckvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) zur gegenseitigen Kommunikation mit der zweiten Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) geeignet ist Druckvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorrichtung (10) an der Aufnahmevorrichtung (11) eine Heizung (98) zum Schmelzen des Materials (38) in der Austragungsvorrichtung (14) aufweist. Druckvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragungsvorrichtung (14) einen Austragungskolben (78) aufweist, der mit einem Mittel (82) zusammenwirkt, mit welchem eine Kraft (FF) zur Ausbringung von Material (38) aus der Austragungsvorrichtung (14) aufbringbar ist. 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 mit einer Druckvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts (1) von der zweiten Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) aus der Speichereinheit (6) der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) ausgelesen werden. 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 mit einer Druckvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Printing device (10) according to claim 2, characterized in that the process data (38 ', 1 ') are stored in a network (80) or in a cloud (81), these being stored via one on the first The identification code (60) stored in the marking device (52) can be assigned to the respective printable material (38) and/or the three-dimensional object (1). Printing device (10) according to claim 4, characterized in that the first marking device (52) of the discharge device (14) is suitable for mutual communication with the second marking device (53) of the printing device (10). Printing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the printing device (10) on the receiving device (11) has a heater (98) for melting the material (38) in the discharge device (14). Printing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge device (14) has a discharge piston (78) which cooperates with a means (82) with which a force (FF) for discharging material (38). the discharge device (14) can be applied. 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 with a printing device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that Process data (38', 1') of the printable material (38) and/or the three-dimensional object (1) before printing the three-dimensional object (1) from the second marking device (53) of the printing device (10) from the storage unit (6) the first marking device (52) of the discharge device (14). 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 with a printing device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that
Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) in einem 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. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Drucken des dreidimensionalen Objekts (1) der Identifikations-Code (60) der ersten Markierungsvorrichtung (52) der Austragungsvorrichtung (14) durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) ausgelesen wird und die dem ausgelesenen Identifikations-Code (60) zugeordneten Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) aus dem Netzwerk (80) oder der Cloud (81) geladen und verarbeitet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckens des dreidimensionalen Objekts (1) neue Prozessdaten (38‘, 1 ‘) des druckbaren Materials (38) und/oder des dreidimensionalen Objekts (1) von der Druckvorrichtung (10) ermittelt werden, diese nach dem Drucken durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) der Druckvorrichtung (10) dem Identifikations-Code (60) der Austragungsvorrichtung (14) zugeordnet werden und die Prozessdaten (38‘, 1 ‘) durch die zweite Markierungsvorrichtung (53) in das Netzwerk (80) oder in die Cloud (81) geladen und verarbeitet werden. Process data (38', 1') of the printable material (38) and/or the three-dimensional object (1) are stored in a network (80) or in a cloud (81), these being stored by a marking device (52) on the first. The identification code (60) stored in the discharge device (14) can be assigned to the respective printable material (38) and/or the three-dimensional object (1). Method according to claim 9, characterized in that 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 second 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 loaded and processed from the network (80) or the cloud (81). . Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that 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 received from the printing device ( 10) are determined, these are assigned to the identification code (60) of the discharge device (14) after printing by the second marking device (53) of the printing device (10) and the process data (38 ', 1') are assigned by the second marking device ( 53) are loaded into the network (80) or into the cloud (81) and processed.
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