AT17186U1 - 3D printing device, especially for the construction industry - Google Patents
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Abstract
3D-Druckvorrichtung (1), insbesondere für die Bauindustrie, umfassend wenigstens eine Schichtablagevorrichtung (2) zur schichtweisen Ablage wenigstens eines Partikelmaterials (3) auf einer Druckplattform (4) und wenigstens einen Druckkopf (5) zur gesteuerten Abgabe zumindest eines Bindemittels (6) an wenigstens einem örtlich vorbestimmten Bereich einer von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung (2) auf der Druckplattform (4) abgelegten Schicht (7) des wenigstens einen Partikelmaterials (3), wobei die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung (2) und der wenigstens eine Druckkopf (5) relativ zur Druckplattform (4) bewegbar gelagert sind, wenigstens eine Lichtquelle (8) vorgesehen ist, mit welcher eine von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung (2) auf der Druckplattform (4) abgelegten Schicht (7) des wenigstens einen Partikelmaterials (3) zumindest bereichsweise beleuchtbar ist, und wenigstens eine, insbesondere optische, Kamera (9), mit welcher wenigstens ein Abbild (26) zumindest des von der wenigstens einen Lichtquelle (8) beleuchtbaren Bereichs der Schicht (7) des wenigstens einen Partikelmaterials (3) generierbar ist, wobei die wenigstens eine Lichtquelle (8) mit der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung (2) und/oder dem wenigstens einen Druckkopf (5) bewegungsgekoppelt verbunden ist.3D printing device (1), in particular for the construction industry, comprising at least one layer depositing device (2) for depositing at least one particulate material (3) in layers on a printing platform (4) and at least one print head (5) for the controlled delivery of at least one binding agent (6) on at least one locally predetermined area of a layer (7) of the at least one particulate material (3) deposited by the at least one layer depositing device (2) on the printing platform (4), the at least one layer depositing device (2) and the at least one print head (5) are movably mounted relative to the printing platform (4), at least one light source (8) is provided with which one of the at least one layer depositing device (2) on the printing platform (4) deposited layer (7) of the at least one particulate material (3) at least regionally can be illuminated, and at least one, in particular optical, camera (9) with which at least one image (26) z at least that region of the layer (7) of the at least one particulate material (3) that can be illuminated by the at least one light source (8) can be generated, the at least one light source (8) with the at least one layer depositing device (2) and / or the at least one print head (5) is motion-coupled.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine 3D-Druckvorrichtung, insbesondere für die Bauindustrie, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Körper, insbesondere für die Bauindustrie, durch eine solche 3DDruckvorrichtung. Weiters betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt für eine solche 3D-Druckvorrichtung. The invention relates to a 3D printing device, in particular for the construction industry, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing three-dimensional bodies, in particular for the construction industry, by means of such a 3D printing device. The invention further relates to a computer program product for such a 3D printing device.
[0002] Eine solche 3D-Druckvorrichtung ist bereits aus der Schrift DE 103 10 385 A1 bekannt, in welcher Fehlstellen in Schichten mittels einer optischen Kontrolleinrichtung aufgezeigt, ausgewertet und für Maßnahmen herangezogen werden. Ein Partikelmaterial wird hierbei mit Färbemitteln - beispielsweise fluoreszierende Farbstoffe - versehen, wobei Farbeffekte zur optischen Kontrolle genutzt werden. Ein dreidimensionaler Körper wird optisch durch zwei Kameras erfasst, wobei eine zweite Kamera an einer verfahrbaren Glättvorrichtung angebracht ist und einen Bereich direkt vor einer Klinge abrastert. Fehlstellen können durch einen Streifenprojektor mit seitlichem Lichteinfall optisch hervorgehoben werden, wobei Strahlungslinien unterbrochen werden oder einen Knick aufweisen, da die Schicht in Streifen beleuchtet wird. Such a 3D printing device is already known from the document DE 103 10 385 A1, in which defects in layers are indicated, evaluated and used for measures by means of an optical control device. A particulate material is provided with coloring agents - for example fluorescent dyes - with color effects being used for visual control. A three-dimensional body is optically captured by two cameras, a second camera being attached to a movable smoothing device and scanning an area directly in front of a blade. Defects can be highlighted optically with a strip projector with light incidence from the side, with radiation lines being interrupted or showing a kink, since the layer is illuminated in strips.
[0003] Nachteilig am Stand der Technik ist, dass bei großen Druckplattformen insbesondere ein zentral an der Druckplattform verorteter Bereich der durch den Streifenprojektor zu beleuchtenden Schicht nicht hinreichend für eine hochwertige Abbildung durch die Kamera ausgeleuchtet wird. Zudem wird durch die hohe Ausdehnung der Druckplattform keine homogene Ausleuchtung der Schicht gewährleistet, wodurch ein vermindertes Abbild der Schicht bedingt ist. Des Weiteren ist die Verwendung eines Streifenprojektors nachteilig für die Erkennung von Fehlstellen in der Schicht, da einerseits eine präzise Kalibrierung von Abbildungseigenschaften sowie eine Verzeichnungskorrektur von Verzerrungen notwendig sind, welche für die Anwendung bei großen Druckplattformen schwierig und aufwändig zu bewerkstelligen sind, und andererseits ist insbesondere bei hohen dreidimensionalen Körpern eine Mitführung des Streifenprojektors in vertikaler Richtung aufwändig. Zudem sind die Kosten dieses Systems hoch. Weiters ist ein von der zweiten Kamera aufgenommenes Abbild aufgrund der Bewegung der Glättvorrichtung unscharf. The disadvantage of the prior art is that in the case of large printing platforms, in particular an area located centrally on the printing platform of the layer to be illuminated by the stripe projector is not sufficiently illuminated for high-quality imaging by the camera. In addition, the high expansion of the printing platform does not ensure homogeneous illumination of the layer, which means that the image of the layer is reduced. Furthermore, the use of a strip projector is disadvantageous for the detection of flaws in the layer, since on the one hand a precise calibration of imaging properties and a distortion correction of distortions are necessary, which are difficult and expensive to accomplish for use on large printing platforms, and on the other hand, in particular In the case of high three-dimensional bodies, it is time-consuming to carry the strip projector along in the vertical direction. In addition, the cost of this system is high. Furthermore, an image recorded by the second camera is out of focus due to the movement of the smoothing device.
[0004] Die objektiv technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte 3D-Druckvorrichtung, insbesondere für die Bauindustrie, sowie ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Körper, insbesondere für die Bauindustrie, anzugeben, bei welchen die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise behoben sind, bei welchen eine verbesserte Beleuchtung der Schichten gewährleistet wird, um Fehlstellen in den Schichten begünstigt detektieren zu können, und welche sich insbesondere durch eine konstante Höhe der Schichten, eine gleichmäßige Verdichtung der Schichten sowie eine reduzierte Entmischung in und/oder zwischen den Schichten auszeichnen. The objectively technical object of the present invention is therefore to provide a compared to the prior art improved 3D printing device, especially for the construction industry, and a method for producing three-dimensional bodies, especially for the construction industry, in which the disadvantages of State of the art are at least partially eliminated, in which an improved illumination of the layers is ensured in order to be able to detect defects in the layers in a more favorable manner, and which are characterized in particular by a constant height of the layers, uniform compression of the layers and reduced segregation in and / or distinguish between layers.
[0005] Gemäß einem ersten Aspekt ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Lichtquelle mit der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder dem wenigstens einen Druckkopf bewegungsgekoppelt verbunden ist. According to a first aspect, the invention accordingly provides that the at least one light source is connected in a motion-coupled manner to the at least one layer depositing device and / or to the at least one print head.
[0006] Dadurch wird es erst ermöglicht, dass die wenigstens eine Lichtquelle über eine Ausdehnung der Druckplattform geführt wird und eine Beleuchtung der gesamten Schicht homogen sowie für eine Aufnahme eines Abbildes der Schicht begünstigt hell gewährleistet wird. This makes it possible for the first time that the at least one light source is guided over an extension of the printing platform and illumination of the entire layer is ensured homogeneously and in a favorably bright manner for recording an image of the layer.
[0007] Des Weiteren wird eine - insbesondere intensive - Beleuchtung von Teilbereichen der Schicht ermöglicht, wodurch eine detailgetreue Analyse der Schicht bedingt ist, in welcher Fehlstellen in der Schicht besonders begünstigt erkannt werden können. [0007] Furthermore, an - in particular intensive - illumination of subregions of the layer is made possible, as a result of which a detailed analysis of the layer is required, in which flaws in the layer can be identified in a particularly favorable manner.
[0008] Durch eine Ermittlung von Fehlstellen in den Schichten können einerseits die Fehlstellen beispielsweise durch eine Anderung von Betriebsparametern ausgebessert werden und/oder andererseits zukünftige Fehlstellen in weiteren noch aufzutragenden Schichten reduziert und/oder verhindert werden. By determining flaws in the layers, on the one hand, the flaws can be repaired, for example by changing operating parameters, and / or, on the other hand, future flaws in further layers still to be applied can be reduced and / or prevented.
[0009] Gemäß einem zweiten Aspekt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die wenigstens eine Lichtquelle als Seitenlichtquelle ausgebildet ist, mit welcher die von der wenigstens einen Schicht-According to a second aspect it is provided according to the invention that the at least one light source is designed as a side light source, with which the from the at least one layer
ablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung zumindest bereichsweise von der Seite beleuchtbar ist, und wenigstens eine Oberlichtquelle vorgesehen ist, mit welcher die von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung zumindest bereichsweise von oben beleuchtbar ist. layer of the at least one particulate material deposited on the printing platform in the position of use of the 3D printing device can be at least partially illuminated from the side, and at least one overhead light source is provided with which the layer of the at least one particle material deposited by the at least one layer deposit device on the printing platform in the position of use of the 3D printing device can be illuminated from above, at least in areas.
[0010] Dadurch wird es ermöglicht, dass die wenigstens eine Kamera ein Abbild von der Schicht mit einer Ausleuchtung von oben aufnimmt, wobei die Fehlstellen im Wesentlichen nicht erkennbar sind und die wenigstens eine Kamera ein Abbild von der Schicht mit einer Beleuchtung von der Seite aufnimmt, wobei die Fehlstellen beispielsweise durch Schattenwurf erkennbar sind. This makes it possible for the at least one camera to record an image of the layer with illumination from above, the imperfections essentially not being visible and the at least one camera to record an image of the layer with illumination from the side The imperfections can be recognized by shadows, for example.
[0011] Anschließend können die beiden Abbilder miteinander verglichen werden und/oder eine Differenz - beispielsweise digitaler Informationen der Abbilder - gebildet werden, um die Fehlstellen zu identifizieren, zu vermessen, zu kategorisieren und/oder geeignete Maßnahmen wie eine Manipulation von Prozessparameter oder eine Anzeige an einen Bediener der 3D-Druckvorrichtung zu veranlassen. Wurden keine Fehlstellen durch den Vergleich der beiden Abbilder erkannt, so kann eine weitere Schicht Partikelmaterial durch die 3D-Druckvorrichtung abgelegt werden. Wurden Fehlstellen durch den Vergleich der beiden Abbilder erkannt, so kann eine weitere Schicht mit gegebenenfalls adaptierten Eigenschaften wie Schichtdicke aufgetragen werden und/oder die Fehlstellen werden zuvor beseitigt. The two images can then be compared with one another and / or a difference - for example digital information from the images - can be formed in order to identify, measure, and categorize the defects and / or suitable measures such as manipulation of process parameters or a display to cause an operator of the 3D printing device. If no flaws were detected by comparing the two images, a further layer of particulate material can be deposited by the 3D printing device. If flaws were identified by comparing the two images, a further layer with possibly adapted properties such as layer thickness can be applied and / or the flaws are removed beforehand.
[0012] Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass eine preislich günstige 3D-Druckvorrichtung gegeben ist, welche eine komfortable Adjustierung von Prozessparameter abhängig von etwaigen Fehlstellen in der Schicht ermöglicht. In addition, there is the positive property that an inexpensive 3D printing device is provided, which enables a comfortable adjustment of process parameters depending on any flaws in the layer.
[0013] Mit „von der Seite beleuchtbar“ ist gemeint, dass Licht von der wenigstens einen Lichtquelle flach respektive in einem möglichst spitzen Winkel auf die Schicht einfällt, wohingegen mit „von oben beleuchtbar“ gemeint ist, dass Licht von der wenigstens einen Lichtquelle im Wesentlichen normal auf die Schicht einfällt. With "illuminable from the side" is meant that light from the at least one light source falls flat or at an acute angle possible on the layer, whereas "illuminable from above" is meant that light from the at least one light source in the Essentially normal incident on the layer.
[0014] Wie eingangs ausgeführt, wird Schutz auch begehrt für ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Körper, insbesondere für die Bauindustrie, mittels einer solchen 3D-Druckvorrichtung umfassend folgende, vorzugsweise in chronologischer Reihenfolge auszuführende, Verfahrensschritte: As stated above, protection is also sought for a method for producing three-dimensional bodies, in particular for the construction industry, by means of such a 3D printing device comprising the following method steps, preferably to be carried out in chronological order:
- Ablage wenigstens einer Schicht wenigstens eines Partikelmaterials auf einer Druckplattform, wobei die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung relativ zur Druckplattform bewegt wird, Depositing at least one layer of at least one particulate material on a printing platform, the at least one layer depositing device being moved relative to the printing platform,
- zumindest bereichsweises Beleuchten der wenigstens einen von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials mit wenigstens einer Lichtquelle, wobei die wenigstens eine Lichtquelle mit der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder wenigstens einem Druckkopf zur gesteuerten Abgabe zumindest eines Bindemittels an wenigstens einem örtlich vorbestimmten Bereich einer von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials mitbewegt wird, - At least regionally illuminating the at least one layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer deposit device on the printing platform with at least one light source, the at least one light source with the at least one layer deposit device and / or at least one print head for the controlled delivery of at least one binding agent to at least one a locally predetermined area of a layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer depositing device on the printing platform is moved along with it,
- Generieren wenigstens eines Abbildes zumindest des von der wenigstens einen Lichtquelle beleuchteten Bereiches der wenigstens einen Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials durch wenigstens eine, insbesondere optische, Kamera, - Generating at least one image of at least the area of the at least one layer of the at least one particle material illuminated by the at least one light source by at least one, in particular optical, camera,
- gegebenenfalls Wiederholen der Verfahrensschritte. - If necessary, repeating the procedural steps.
[0015] Im Allgemeinen wird die wenigstens eine von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht zumindest bereichsweise auch während der Ablage der wenigstens einen Schicht zumindest bereichsweise beleuchtet sowie wenigstens ein Abbild zumindest des von der wenigstens einen Lichtquelle beleuchteten Bereichs der wenigstens einen Schicht während der Ablage generiert. Dadurch wird ein im Wesentlichen kontinuierliches Beleuchten und/oder im Wesentlichen kontinuierliches Abbilden während einem Auftrag der Schichten ermöglicht. In general, the at least one layer deposited by the at least one layer deposition device on the printing platform is at least partially illuminated during the deposition of the at least one layer and at least one image of at least the area of the at least one layer illuminated by the at least one light source during generated by the shelf. This enables essentially continuous lighting and / or essentially continuous imaging while the layers are being applied.
[0016] Des Weiteren wird Schutz auch begehrt für ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Körper, insbesondere für die Bauindustrie, mittels einer solchen 3D-Druckvorrichtung umfassend folgende, vorzugsweise in chronologischer Reihenfolge auszuführende, Verfahrensschritte: Furthermore, protection is also sought for a method for producing three-dimensional bodies, in particular for the construction industry, by means of such a 3D printing device comprising the following method steps, preferably to be carried out in chronological order:
- Ablage wenigstens einer Schicht wenigstens eines Partikelmaterials auf einer Druckplattform, wobei die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung relativ zur Druckplattform bewegt wird, Depositing at least one layer of at least one particulate material on a printing platform, the at least one layer depositing device being moved relative to the printing platform,
- zumindest bereichsweises Beleuchten der wenigstens einen von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials mit wenigstens einer Lichtquelle, wobei die wenigstens eine Lichtquelle als Seitenlichtquelle ausgebildet ist, mit welcher die von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung zumindest bereichsweise von der Seite beleuchtet wird, und wenigstens eine Oberlichtquelle vorgesehen ist, mit welcher die von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung zumindest bereichsweise von oben beleuchtet wird, - At least regionally illuminating the at least one layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer deposit device on the printing platform with at least one light source, the at least one light source being designed as a side light source with which the layer deposited by the at least one layer deposit device on the printing platform is at least one particle material is illuminated from the side at least in areas in the position of use of the 3D printing device, and at least one overhead light source is provided with which the layer of the at least one particle material deposited by the at least one layer storage device on the printing platform in the position of use of the 3D printing device is at least partially is illuminated above,
- Generieren wenigstens eines Abbildes zumindest des von zumindest einer der Lichtquellen beleuchteten Bereiches der wenigstens einen Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials durch wenigstens eine, insbesondere optische, Kamera, - Generating at least one image of at least the area of the at least one layer of the at least one particle material illuminated by at least one of the light sources by at least one, in particular optical, camera,
- gegebenenfalls Wiederholen der Verfahrensschritte. - If necessary, repeating the procedural steps.
[0017] Wie eingangs erwähnt, wird Schutz auch begehrt für ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung durch eine Recheneinheit diese veranlassen, für eine solche 3D-Druckvorrichtung aus einer Speichereinheit, welche mit der Recheneinheit in einer Datenverbindung steht oder in eine solche bringbar ist, ein solches Verfahren auszuführen. As mentioned at the beginning, protection is also sought for a computer program product, comprising instructions which, when executed by a computing unit, cause them to be executed for such a 3D printing device from a storage unit which is in a data connection with the computing unit or in such a connection can be brought to carry out such a procedure.
[0018] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
[0019] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Lichtquelle an der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder an dem wenigstens einen Druckkopf angeordnet ist, vorzugsweise an einem unteren der wenigstens einen von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials zugewandten Bereich der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder des wenigstens einen Druckkopfs. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the at least one light source is arranged on the at least one layer deposition device and / or on the at least one print head, preferably on a lower layer of the at least one layer deposited by the at least one layer deposition device on the printing platform of the at least one area of the at least one layer deposition device facing the particle material and / or of the at least one print head.
[0020] Durch eine Anordnung der wenigstens einen Lichtquelle an der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder an dem wenigstens einen Druckkopf wird eine homogene Ausleuchtung des zu beleuchtenden Bereiches der Schicht ermöglicht. Zudem werden zentral auf der Druckplattform verorteten Bereiche besonders begünstigt beleuchtet, wodurch eine Qualität des Abbildes der Schicht erhöht wird. By arranging the at least one light source on the at least one layer depositing device and / or on the at least one print head, homogeneous illumination of the area of the layer to be illuminated is made possible. In addition, areas located centrally on the printing platform are illuminated in a particularly favorable manner, which increases the quality of the image of the layer.
[0021] Wird die wenigstens eine Lichtquelle an einem unteren Bereich der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder des Druckkopfs angeordnet, so ist eine besonders flache Beleuchtung der Schicht möglich, wodurch eine besonders begünstigte Identifizierung von Fehlstellen der Schicht, insbesondere durch Schattenwurf der Fehlstellen in der Schicht, generierbar ist. If the at least one light source is arranged on a lower region of the at least one layer depositing device and / or the print head, then a particularly flat illumination of the layer is possible, whereby a particularly favorable identification of flaws in the layer, in particular by casting shadows of the flaws in the Layer, can be generated.
[0022] Im Allgemeinen kann die wenigstens eine Lichtquelle auch an einer Glättvorrichtung oder einer von einem Druckbalken gesonderten Konstruktion angeordnet werden, welche über die Druckplattform verfahrbar ist. In general, the at least one light source can also be arranged on a smoothing device or on a construction which is separate from a pressure beam and which can be moved over the pressure platform.
[0023] Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Lichtquelle derart an der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder an dem wenigstens einen Druckkopf angeordnet ist, dass ein in einer Bewegungsrichtung der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder des wenigstens einen Druckkopfs vorgelagerter Bereich der wenigstens einen Schicht beleuchtbar ist, wobei wenigstens eine weitere Lichtquelle vorgesehen und derart an der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder an dem wenigstens einen Druckkopf angeordnet [0023] It is advantageously provided that the at least one light source is arranged on the at least one layer deposit device and / or on the at least one print head in such a way that an area of the at least a layer can be illuminated, at least one further light source being provided and arranged in this way on the at least one layer depositing device and / or on the at least one print head
ist, dass ein in der Bewegungsrichtung der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder des wenigstens einen Druckkopfs nachgelagerter Bereich der wenigstens einen Schicht beleuchtbar ist. is that an area of the at least one layer which is located downstream in the direction of movement of the at least one layer depositing device and / or of the at least one print head can be illuminated.
[0024] Dadurch wird ermöglicht, eine Beleuchtung sowohl einer Schicht vor einem erneuten Materialauftrag als auch eine Schicht nach einem erfolgten Materialauftrag zu bewerkstelligen. Somit können die beiden Schichten hinsichtlich Fehlstellen bei einer Bewegungsrichtung der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/oder des wenigstens einen Druckkopfs analysiert werden. This makes it possible to achieve illumination of both a layer before a renewed application of material and a layer after a material application has taken place. The two layers can thus be analyzed with regard to defects in a direction of movement of the at least one layer depositing device and / or of the at least one print head.
[0025] Beispielsweise kann eine Adaption von Prozessparametern der 3D-Druckvorrichtung zur Reduktion von Fehlstellen des vorgelagerten Bereiches der wenigstens einen Schicht durchgeführt und/oder eine Meldung an den Bediener der 3D-Druckvorrichtung bezüglich Fehlstellen des nachgelagerten Bereiches der wenigstens einen Schicht erstellt sowie angezeigt werden. For example, process parameters of the 3D printing device can be adapted to reduce defects in the upstream area of the at least one layer and / or a message to the operator of the 3D printing device regarding defects in the downstream area of the at least one layer can be created and displayed .
[0026] Als günstig hat sich erwiesen, dass die wenigstens eine Kamera und/oder eine gegebenenfalls vorgesehene Oberlichtquelle relativ zur Druckplattform stationär angeordnet ist, vorzugsweise wobei die 3D-Druckvorrichtung wenigstens einen Rahmen aufweist und die wenigstens eine Kamera und/oder die gegebenenfalls vorgesehene Oberlichtquelle am wenigstens einen Rahmen angeordnet ist. It has proven to be favorable that the at least one camera and / or an optionally provided overhead light source is arranged stationary relative to the printing platform, preferably wherein the 3D printing device has at least one frame and the at least one camera and / or the optionally provided overhead light source is arranged on at least one frame.
[0027] Durch eine stationäre Anordnung wird verhindert, dass die Aufnahme von Abbildern der wenigstens einen Schicht und somit eine Abbildung der Fehlstellen in der wenigstens einen Schicht durch Bewegungen beispielsweise der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung und/ oder des Druckkopfes unscharf sind und/oder die Beleuchtung der Schicht nicht in einem für die Aufnahme der Abbilder hinreichendem Maße gegeben ist. A stationary arrangement prevents the recording of images of the at least one layer and thus an image of the imperfections in the at least one layer from being out of focus and / or the illumination of the at least one layer storage device and / or the print head, for example Layer is not given to a sufficient extent for the recording of the images.
[0028] Der wenigstens eine Rahmen ist derart breit auszulegen, dass auch beispielsweise ein Gehäuse der 3D-Druckvorrichtung durch den wenigstens einen Rahmen umfasst wird. The at least one frame is to be designed so wide that, for example, a housing of the 3D printing device is also encompassed by the at least one frame.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher die wenigstens eine Kamera und die vorgesehenen Lichtquellen koordiniert ansteuerbar sind, vorzugsweise wobei - die wenigstens eine Kamera und zumindest eine der vorgesehenen Lichtquellen derart mittels der wenigstens einen Steuerungsvorrichtung ansteuerbar sind, dass die zumindest eine der vorgesehenen Lichtquellen Licht emittiert und die wenigstens eine Kamera wenigstens ein Abbild generiert, und/oder - die wenigstens eine Kamera und zumindest zwei der vorgesehenen Lichtquellen derart mittels der wenigstens einen Steuerungsvorrichtung ansteuerbar sind, dass abwechselnd die zumindest zwei der vorgesehenen Lichtquellen Licht emittieren und jeweils die wenigstens eine Kamera wenigstens ein Abbild generiert. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that at least one control device is provided with which the at least one camera and the provided light sources can be controlled in a coordinated manner, preferably wherein - the at least one camera and at least one of the provided light sources in such a way by means of the at least a control device can be controlled so that the at least one of the provided light sources emits light and the at least one camera generates at least one image, and / or - the at least one camera and at least two of the provided light sources can be controlled by means of the at least one control device in such a way that the at least two of the provided light sources emit light and the at least one camera in each case generates at least one image.
[0030] Bei den vorgesehenen Lichtquellen kann es sich um Seitenlichtquellen, Oberlichtquellen und/oder weiterer Lichtquellen handeln, wobei ein Abbild der Schicht bei einer Beleuchtung mittels der jeweilig aktiven Lichtquellen über die wenigstens eine Kamera durch die wenigstens eine Steuerungsvorrichtung aufgenommen werden kann. The light sources provided can be side light sources, overhead light sources and / or further light sources, an image of the layer being able to be recorded by the at least one control device during illumination by means of the respective active light sources via the at least one camera.
[0031] Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass mit der wenigstens einen Lichtquelle Licht eines ersten Wellenlängenbereichs, vorzugsweise zwischen 450 nm und 500 nm, emittierbar ist, und wenigstens eine weitere Lichtquelle vorgesehen ist, mit welcher Licht eines zweiten vom ersten Wellenlängenbereich disjunkten Wellenlängenbereichs, vorzugsweise zwischen 600 nm und 750 nm, emittierbar ist, vorzugsweise wobei die wenigstens eine Lichtquelle als Seitenlichtquelle und die wenigstens eine weiteren Lichtquelle als Oberlichtquelle ausgebildet ist, oder umgekehrt. It has proven to be advantageous that light of a first wavelength range, preferably between 450 nm and 500 nm, can be emitted with the at least one light source, and at least one further light source is provided with which light of a second wavelength range disjoint from the first wavelength range, preferably between 600 nm and 750 nm, preferably wherein the at least one light source is designed as a side light source and the at least one further light source is designed as a top light source, or vice versa.
[0032] Eine vorteilhafte Variante besteht darin, dass mit der wenigstens einen Kamera sowohl Licht des ersten Wellenlängenbereichs als auch Licht des zweiten Wellenlängenbereichs aufnehmbar ist, und/oder das Licht der wenigstens einen Lichtquelle und der wenigstens einen weiteren Lichtquelle gleichzeitig emittierbar ist. An advantageous variant consists in that both light of the first wavelength range and light of the second wavelength range can be recorded with the at least one camera, and / or the light of the at least one light source and the at least one further light source can be emitted at the same time.
[0033] Weisen die Lichtquellen unterschiedliche Wellenlängenbereiche auf, so können über die If the light sources have different wavelength ranges, then the
wenigstens eine Kamera bei gleichzeitiger Beleuchtung durch die Lichtquellen gleichzeitig zwei Abbilder der Schicht generiert werden, wobei jeweils ein Abbild der beiden Abbilder Informationen des jeweiligen Wellenlängenbereichs umfasst. at least one camera with simultaneous illumination by the light sources, two images of the layer are generated at the same time, one image of the two images each comprising information of the respective wavelength range.
[0034] Hinzu kommt die positive Eigenschaft, dass die Abbilder der Schicht im jeweiligen Wellenlängenbereich über Farbkanäle der wenigstens einen Kamera eindeutig zuordenbar sind und/ oder eine Differenz von digitalen Datensätzen der jeweiligen Abbilder rasch vollzogen werden kann. Eine Auswertung respektive Analyse von Fehlstellen wird somit besonders komfortabel ermöglicht. In addition, there is the positive property that the images of the layer in the respective wavelength range can be clearly assigned to the at least one camera via color channels and / or a difference between digital data sets of the respective images can be made quickly. An evaluation or analysis of flaws is thus made possible in a particularly convenient way.
[0035] Besonders bevorzugt ist, dass die 3D-Druckvorrichtung wenigstens einen in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung in vertikaler Richtung verstellbaren Träger aufweist, an welchem die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung und/oder der wenigstens eine Druckkopf in horizontaler Richtung relativ zur Druckplattform bewegbar gelagert sind, und/oder die 3D-Druckvorrichtung wenigstens eine Glättvorrichtung aufweist, welche relativ zur Druckplattform bewegbar gelagert ist und mit welcher eine Oberfläche einer von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials zumindest bereichsweise glättbar ist, und/oder wenigstens ein bedruckbarer Bereich der Druckplattform eine minimale Breite von 1 m und eine minimale Länge von 2 m aufweist. It is particularly preferred that the 3D printing device has at least one support which is adjustable in the vertical direction in the position of use of the 3D printing device and on which the at least one layer depositing device and / or the at least one print head are mounted so as to be movable in the horizontal direction relative to the printing platform, and / or the 3D printing device has at least one smoothing device which is movably mounted relative to the printing platform and with which a surface of a layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer depositing device on the printing platform can be smoothed at least in areas, and / or at least one printable Area of the printing platform has a minimum width of 1 m and a minimum length of 2 m.
[0036] Durch die konstruktive Ausgestaltung der 3D-Druckvorrichtung sind dreidimensionale Körper fertigbar, welche Ausdehnungen aufweisen, die durch handelsübliche 3D- Druckvorrichtungen nicht zu drucken sind. Besonders bevorzugt weist die 3D- Druckvorrichtung eine minimale Breite von 2 m und eine minimale Länge von 3 m auf. Due to the structural design of the 3D printing device, three-dimensional bodies can be produced which have dimensions that cannot be printed by commercially available 3D printing devices. The 3D printing device particularly preferably has a minimum width of 2 m and a minimum length of 3 m.
[0037] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine prozessorgesteuerte Auswertevorrichtung vorgesehen ist, vorzugsweise wobei mittels der wenigstens einen Auswertevorrichtung - wenigstens zwei von der wenigstens einen Kamera generierte Abbilder miteinander vergleichbar sind, und/oder - eine Differenz von wenigstens zwei von der wenigstens einen Kamera generierten Abbildern bildbar ist, und/oder - ein Abbild der von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials aus wenigstens zwei von der wenigstens einen Kamera generierten Abbildern von jeweils einem Teilbereich zusammensetzbar ist. In one embodiment of the invention it is provided that at least one processor-controlled evaluation device is provided, preferably wherein by means of the at least one evaluation device - at least two images generated by the at least one camera are comparable, and / or - a difference of at least two of images generated by the at least one camera can be formed, and / or an image of the layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer depositing device on the printing platform can be composed of at least two images generated by the at least one camera of a sub-area each.
[0038] Durch einen Vergleich der Abbilder und/oder eine Differenz, insbesondere über die digitalen Informationen der Abbilder, können Fehlstellen in der wenigstens einen Schicht identifiziert werden, sofern die beiden Abbilder nicht identisch sind. By comparing the images and / or a difference, in particular via the digital information of the images, imperfections in the at least one layer can be identified if the two images are not identical.
[0039] Beispielsweise wird bei einer Oberlichtbeleuchtung die Schicht vollständig von oben ausgeleuchtet und bei einer Seitenlichtbeleuchtung die Schicht flach von der Seite beleuchtet, wobei Fehlstellen Schatten auf der Schicht erzeugen, welche von der wenigstens einen stationären Kamera aufgenommen werden. Durch einen Vergleich und/oder eine Differenz können die Fehlstellen lokalisiert sowie in ihrer Geometrie analysiert werden. For example, in the case of a skylight lighting, the layer is completely illuminated from above, and in the case of a side lighting, the layer is illuminated flat from the side, with imperfections producing shadows on the layer, which are recorded by the at least one stationary camera. By means of a comparison and / or a difference, the defects can be localized and their geometry can be analyzed.
[0040] Der Vergleich der Abbilder durch die wenigstens eine Auswertevorrichtung kann beispielsweise über künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, optische Datenanalyse und/oder Algorithmen, mit welchen die digitalen Informationen der Abbilder ausgewertet werden, vollzogen werden. The comparison of the images by the at least one evaluation device can be carried out, for example, using artificial intelligence, machine learning, optical data analysis and / or algorithms with which the digital information of the images is evaluated.
[0041] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest ein Bindemittel an wenigstens einem örtlich vorbestimmten Bereich der wenigstens einen von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattform abgelegten Schicht des wenigstens einen Partikelmaterials durch wenigstens einen relativ zur Druckplattform bewegbaren Druckkopf abgegeben wird. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that in a further method step at least one binder on at least one locally predetermined area of the at least one layer of the at least one particulate material deposited by the at least one layer depositing device on the printing platform by at least one movable relative to the printing platform Print head is discharged.
[0042] Dadurch wird die von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung abgelegte Schicht As a result, the layer deposited by the at least one layer depositing device becomes
verfestigt, wobei die Beleuchtung durch die wenigstens eine Lichtquelle und/oder die Aufnahme des Abbildes durch die wenigstens eine Kamera die zuletzt abgelegte Schicht oder auch die vorletzte Schicht umfassen können. Die Beleuchtung und/oder die Aufnahme des Abbildes kann vor der Ablage der wenigstens einen Schicht durch die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung, nach der Abgabe des wenigstens einen Bindemittels und/oder dazwischen vonstattengehen. solidified, wherein the illumination by the at least one light source and / or the recording of the image by the at least one camera can include the last layer deposited or also the penultimate layer. The illumination and / or the recording of the image can take place before the at least one layer is deposited by the at least one layer deposit device, after the at least one binding agent has been released and / or in between.
[0043] Analog können die Schichten vor und/oder nach einer ggf. vorgesehenen Glättvorrichtung beleuchtet und/oder abgebildet werden. Analogously, the layers can be illuminated and / or imaged before and / or after an optionally provided smoothing device.
[0044] Als günstig hat sich erwiesen, dass anhand des Vergleiches der wenigstens zwei von der wenigstens einen Kamera generierten Abbilder Fehlstellen der wenigstens einen von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung auf der Druckplattiorm abgelegten Schicht ermittelt und/ oder kategorisiert werden. [0044] It has proven to be beneficial that, based on the comparison of the at least two images generated by the at least one camera, imperfections of the at least one layer deposited by the at least one layer deposit device on the printing plate are determined and / or categorized.
[0045] Dadurch können die Fehlstellen beispielsweise durch eine Adaption von Prozessparameter der 3D-Druckvorrichtung ausgebessert und/oder eine zeitliche Analyse wie beispielsweise Anzahl oder Fläche an Fehlstellen pro Schicht generiert werden. As a result, the imperfections can be repaired, for example, by adapting process parameters of the 3D printing device and / or a time analysis such as the number or area of imperfections per layer can be generated.
[0046] Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass eine Meldung in Form einer digitalen und/oder akustischen Information, vorzugsweise an und/oder über eine Bedienerschnittstelle der gegebenenfalls vorgesehenen Auswertevorrichtung, bei einer ermittelten Fehlstelle visualisiert und/oder ausgegeben wird. It has been found to be advantageous that a message in the form of digital and / or acoustic information, preferably on and / or via an operator interface of the possibly provided evaluation device, is visualized and / or output when a fault is detected.
[0047] Dadurch kann ein Bediener der 3D-Druckvorrichtung rechtzeitig auf die Fehlstelle in der Schicht reagieren und geeignete Maßnahmen wie eine Anderung von Prozessparameter (z.B. Materialzugabe, Vorschubgeschwindigkeit, Maschinenstopp etc.) vornehmen. Die Meldung kann Informationen wie Ausmaß der Fehlstelle, Position der Fehlstelle, wahrscheinliche Ursache der Fehlstelle oder dergleichen umfassen. In this way, an operator of the 3D printing device can react in good time to the flaw in the layer and take suitable measures such as changing process parameters (e.g. material addition, feed rate, machine stop, etc.). The report can include information such as the extent of the flaw, position of the flaw, probable cause of the flaw or the like.
[0048] Wenn die Differenz über Farbkanäle der wenigstens einen Kamera, vorzugsweise anhand wenigstens eines digitalen Datensatzes der wenigstens zwei durch die wenigstens eine Kamera generierten Abbilder, gebildet wird, kann eine besonders effiziente Analyse der wenigstens einen Schicht gewährleistet werden. If the difference is formed using color channels of the at least one camera, preferably using at least one digital data set of the at least two images generated by the at least one camera, a particularly efficient analysis of the at least one slice can be ensured.
[0049] Wird die wenigstens eine Lichtquelle nicht abwechselnd zur Abbildung der wenigstens einen Schicht betrieben, so wird ein Bediener der 3D-Druckvorrichtung nicht durch rasch wechselnde Lichtverhältnisse geblendet und/oder eine Aufnahme des wenigstens einen Abbildes kann im Wesentlichen instantan erfolgen. If the at least one light source is not operated alternately to image the at least one layer, an operator of the 3D printing device is not blinded by rapidly changing light conditions and / or the at least one image can be recorded essentially instantaneously.
[0050] Alternativ ist möglich, dass in wenigstens zwei Verfahrenszyklen wenigstens ein Abbild durch die wenigstens eine Kamera generiert wird, wobei die wenigstens zwei Abbilder zu einem in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung in vertikaler Richtung dreidimensionalen Teilbereich des dreidimensionalen Körpers kumuliert werden und/oder zur Analyse von Fehlstellen in vertikaler Richtung herangezogen werden. Alternatively, it is possible that at least one image is generated by the at least one camera in at least two process cycles, the at least two images being cumulated and / or for a three-dimensional sub-area of the three-dimensional body in the vertical direction in the position of use of the 3D printing device Analysis of imperfections in the vertical direction can be used.
[0051] Dadurch kann der schichtweise Aufbau des dreidimensionalen Körpers durch die 3DDruckvorrichtung in seinem, insbesondere zeitlichen, Verlauf untersucht werden, wobei beispielsweise eine Einordnung in Güteklassen abhängig von einem Ausmaß der Fehlstellen der dreidimensionalen Körper ermöglicht wird. In this way, the layer-by-layer structure of the three-dimensional body can be investigated in its course, in particular over time, by the 3-D printing device, whereby, for example, a classification into quality classes depending on the extent of the flaws in the three-dimensional body is made possible.
[0052] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Regelungsvorrichtung über eine Signalübertragung mit der wenigstens einen Kamera und/oder wenigstens einer Recheneinheit verbunden oder verbindbar ist, wobei die wenigstens eine Regelungsvorrichtung in wenigstens einem Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, abhängig von dem Vergleich der wenigstens zwei Abbilder eine Materialausgabe an Partikelmaterial durch die wenigstens eine Schichtablagevorrichtung und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit des wenigstens einen Druckkopfes und/oder eine Höhenadjustage wenigstens einer Glättvorrichtung zu regeln. In an advantageous embodiment of the invention it can be provided that at least one control device is provided, wherein the at least one control device is connected or can be connected to the at least one camera and / or at least one computing unit via a signal transmission, the at least one control device in At least one operating mode is configured to regulate, depending on the comparison of the at least two images, a material output of particulate material by the at least one layer deposition device and / or a feed speed of the at least one print head and / or a height adjustment of at least one smoothing device.
[0053] Durch die wenigstens eine Regelungsvorrichtung kann bei einer präsenten Fehlstelle durch eine Modifikation von Prozessparametern derart auf die wenigstens eine Schicht eingewirkt The at least one control device can act on the at least one layer by modifying process parameters when a defect is present
werden, dass die Fehlstellen in den nächsten Schichten verhindert und/oder in den vorhandenen Schichten ausgebessert werden. that the imperfections are prevented in the next layers and / or repaired in the existing layers.
[0054] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen: Further details and advantages of the present invention are explained in more detail below on the basis of the description of the figures with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. Show in it:
[0055] Fig. 1a eine 3D-Druckvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit zwei Kameras, zwei Seitenlichtquellen und einer Oberlichtquelle in einer schematisch dargestellten Ansicht von der Seite, 1a shows a 3D printing device according to a first preferred embodiment with two cameras, two side light sources and a top light source in a schematically illustrated view from the side,
[0056] Fig. 1b einen Detailausschnitt einer 3D-Druckvorrichtung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Kamera, einer Seitenlichtquelle und einer Oberlichtquelle in einer schematisch dargestellten Ansicht von der Seite, 1b shows a detail section of a 3D printing device according to a further preferred embodiment with a camera, a side light source and a top light source in a schematically illustrated view from the side,
[0057] Fig. 2a eine 3D-Druckvorrichtung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel in Datenverbindung mit einer Auswertevorrichtung in einer schematisch dargestellten Ansicht von der Seite, 2a shows a 3D printing device according to a further preferred embodiment in data connection with an evaluation device in a schematically illustrated view from the side,
[0058] Fig. 20 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung dreidimensionaler Körper bei einer Aufnahme eines Abbildes bei gleichzeitiger Beleuchtung von oben und von der Seite, 20 shows a flow chart to illustrate a method for producing three-dimensional bodies when recording an image with simultaneous illumination from above and from the side,
[0059] Fig. 2c ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung dreidimensionaler Körper bei einer Aufnahme eines Abbildes bei einer Beleuchtung von oben beziehungsweise der Seite und einer anschließenden Aufnahme eines Abbildes bei einer Beleuchtung von der Seite beziehungsweise von oben, 2c shows a flowchart to illustrate a method for producing three-dimensional bodies when recording an image when lighting from above or the side and then recording an image when lighting from the side or from above,
[0060] Fig. 3 eine 3D-Druckvorrichtung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Schichtablagevorrichtung, einem Druckkopf und einer Glättvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. 3 shows a 3D printing device according to a further preferred exemplary embodiment with a layer depositing device, a print head and a smoothing device in a perspective view.
[0061] Fig. 1a zeigt eine 3D-Druckvorrichtung 1 für die Bauindustrie umfassend eine Schichtablagevorrichtung 2 zur schichtweisen Ablage eines Partikelmaterials 3 auf einer Druckplattform 4 und einen Druckkopf 5 zur gesteuerten Abgabe eines Bindemittels 6 an einem örtlich vorbestimmten Bereich einer von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des einen Partikelmaterials 3. Die Schichtablagevorrichtung 2 und der Druckkopf 5 sind an einem gemeinsamen Druckbalken angeordnet. Im Allgemeinen können die Schichtablagevorrichtung 2 und der Druckkopf 5 auch an voneinander gesonderten Druckbalken angeordnet sein. Die Schichtablagevorrichtung 2 und der Druckkopf 5 sind relativ zur Druckplattform 4 bewegbar gelagert. 1a shows a 3D printing device 1 for the construction industry comprising a layer depositing device 2 for depositing a particulate material 3 in layers on a printing platform 4 and a print head 5 for the controlled delivery of a binding agent 6 at a locally predetermined area of one of the layer depositing device 2 The layer 7 of the one particulate material 3 deposited on the printing platform 4. The layer depositing device 2 and the print head 5 are arranged on a common pressure beam. In general, the layer deposition device 2 and the print head 5 can also be arranged on pressure bars that are separate from one another. The layer depositing device 2 and the print head 5 are mounted so as to be movable relative to the printing platform 4.
[0062] Durch die Schichtablagevorrichtung 2 und den Druckkopf 5 wird ein dreidimensionaler Körper sukzessive durch einen Materialauftrag in Schichten 7 generiert, wobei das Partikelmaterial 3 und/oder das Bindemittel 6 zuerst auf die Druckplattform 4 und in weiterer Folge auf die auf der Druckplattform befindlichen Schichten 7 aufgetragen wird. The layer deposition device 2 and the print head 5 successively generate a three-dimensional body by applying material in layers 7, with the particulate material 3 and / or the binding agent 6 first onto the printing platform 4 and then onto the layers on the printing platform 7 is applied.
[0063] Beispielsweise kann der dreidimensionale Körper ein Gebäudeelement oder ein Innenausstattungselement mit Maßen von über 2 m mal 1 m umfassen. Im Allgemeinen sind jedoch auch beispielsweise Dekorationselemente kleinerer Maße durch die 3D-Druckvorrichtung fertigbar. For example, the three-dimensional body can comprise a building element or an interior decoration element with dimensions of over 2 m by 1 m. In general, however, decorative elements of smaller dimensions, for example, can also be produced by the 3D printing device.
[0064] Das Partikelmaterial 3 kann beispielsweise in Form eines Pulvers, als Zement oder einer Mischung dieser mit einer ersten Bindermittelkomponente vorliegen. Das Bindemittel 6 liegt besonders bevorzugt in flüssiger Phase vor und kann beispielsweise als Wasserbindergemisch vorliegen. The particulate material 3 can be present, for example, in the form of a powder, cement or a mixture of these with a first binder component. The binder 6 is particularly preferably in the liquid phase and can, for example, be in the form of a water binder mixture.
[0065] Einerseits kann das Partikelmaterial 3 über die Schichtablagevorrichtung 2 in einer Schicht aufgetragen werden, wobei das Partikelmaterial 3 auch bereits eine Bindemittelkomponente wie beispielsweise Wasser umfassen kann. Anschließend wird durch den Druckkopf 5 das Bindemittel 6 aufgetragen, welches ebenfalls Wasser umfassen kann und besonders bevorzugt On the one hand, the particulate material 3 can be applied in one layer via the layer depositing device 2, wherein the particulate material 3 can also already comprise a binder component such as, for example, water. Subsequently, the binding agent 6, which can also comprise water and which is particularly preferred, is applied by the print head 5
flüssig vorliegt. is liquid.
[0066] Andererseits ist es auch denkbar, dass das Partikelmaterial 3 sowie das Bindemittel 6 gemeinsam über einen Druckbalken als Schicht 7 aufgetragen werden. On the other hand, it is also conceivable that the particulate material 3 and the binding agent 6 are applied together as a layer 7 via a pressure bar.
[0067] Eine Lichtquelle 8 und eine weitere Lichtquelle 8b sind vorgesehen ist, wobei mit den zwei Lichtquellen 8, 8b eine von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 zumindest bereichsweise beleuchtet wird. Es ist jedoch auch möglich, lediglich eine Lichtquelle 8 an der Schichtablagevorrichtung 2 angeordnet vorzusehen. A light source 8 and a further light source 8b are provided, with the two light sources 8, 8b at least partially illuminating a layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4. However, it is also possible to provide only one light source 8 arranged on the layer deposition device 2.
[0068] Eine an einem Rahmen 12 der 3D-Druckvorrichtung 1 angeordnete optische Kamera 9 ist vorgesehen, mit welcher Abbilder 26 zumindest des von einer der beiden Lichtquellen 8 beleuchteten Bereichs der Schicht 7 des Partikelmaterials 3 generiert werden. Die Kamera 9 arbeitet besonders bevorzugt im optischen Bereich; es sind jedoch auch Kameras 9 denkbar, welche mit anderweitigen Aufnahmesystemen wie Laserdistanzmessung oder dergleichen arbeiten. An optical camera 9 arranged on a frame 12 of the 3D printing device 1 is provided, with which images 26 of at least the region of the layer 7 of the particulate material 3 illuminated by one of the two light sources 8 are generated. The camera 9 works particularly preferably in the optical range; however, cameras 9 are also conceivable which work with other recording systems such as laser distance measurement or the like.
[0069] Eine an der Schichtablagevorrichtung 2 angeordnete Kamera 9 ist mit dem Druckkopf 5 bewegungsgekoppelt verbunden. Im Allgemeinen kann die Kamera 9 auch direkt am Druckkopf 5 angeordnet sein oder lediglich die am Rahmen 12 angeordnete Kamera 9 zur Aufnahme von Abbildern 26 vorgesehen sein. A camera 9 arranged on the layer depositing device 2 is connected to the print head 5 in a movement-coupled manner. In general, the camera 9 can also be arranged directly on the print head 5 or only the camera 9 arranged on the frame 12 can be provided for recording images 26.
[0070] Die zwei Lichtquellen 8, 8b sind mit der Schichtablagevorrichtung 2 und dem Druckkopf 5 bewegungsgekoppelt verbunden. The two light sources 8, 8b are connected to the layer depositing device 2 and the print head 5 in a movement-coupled manner.
[0071] Sowohl die Lichtquelle 8 als auch die weitere Lichtquelle 8b sind in Form einer Seitenlichtquelle 8a ausgebildet, mit welcher die von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung 1 zumindest bereichsweise von der Seite beleuchtet werden. Both the light source 8 and the further light source 8b are designed in the form of a side light source 8a, with which the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 in the position of use of the 3D printing device 1 at least partially from the side be illuminated.
[0072] Durch die Seitenlichtquellen 8a ist ein flacher Lichteinfall auf die Schicht 7 generierbar, wodurch Fehlstellen 21 besonders begünstigt zum Vorschein treten, da das einfallende Licht der Seitenlichtquellen 8a beispielsweise an Unebenheiten in der Schicht 7 geändert (insbesondere in Richtung der Kamera 9) reflektiert wird als dies bei einer Schicht 7 ohne Fehlstellen 21 der Fall wäre. Beispielsweise kann ein Schattenfall durch eine Vertiefung und/oder eine Erhöhung in der Schicht 7 über die Beleuchtung durch die Seitenlichtquelle 8a erzeugt werden, welcher von der Kamera 9 aufgenommen werden kann. A shallow incidence of light on the layer 7 can be generated by the side light sources 8a, whereby flaws 21 appear particularly favorably, since the incident light from the side light sources 8a is reflected, for example, on unevenness in the layer 7 (in particular in the direction of the camera 9) than would be the case with a layer 7 without defects 21. For example, a shadow can be generated by a depression and / or an elevation in the layer 7 via the illumination by the side light source 8 a, which can be recorded by the camera 9.
[0073] Eine Oberlichtquelle 10 ist vorgesehen, welche am Rahmen 12 angeordnet ist und mit welcher die von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 in Gebrauchslage der 3D- Druckvorrichtung 1 zumindest bereichsweise von oben beleuchtet wird. A top light source 10 is provided, which is arranged on the frame 12 and with which the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 is at least partially illuminated from above in the position of use of the 3D printing device 1.
[0074] Besonders bevorzugt wird ein von der Kamera 9 aufgenommenes Abbild 26 der Schicht 7 bei einer Beleuchtung durch die Seitenlichtquelle 8a mit einem von der Kamera 9 aufgenommenen Abbild 26 bei einer Beleuchtung durch die Oberlichtquelle 10 verglichen. An image 26 of the layer 7 recorded by the camera 9 when illuminated by the side light source 8a is compared with an image 26 recorded by the camera 9 when the upper light source 10 is illuminated.
[0075] Die beiden Lichtquellen 8, 8b sind an einem unteren der von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 zugewandten Bereich 36 der Schichtablagevorrichtung 2 und angeordnet. In analoger Weise können im Allgemeinen die beiden Lichtquellen 8, 8b oder auch nur eine Lichtquelle an einem unteren Bereich des Druckkopfes 5 angeordnet sein. The two light sources 8, 8b are arranged on a lower region 36 of the layer deposit device 2 and facing the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer deposit device 2 on the printing platform 4. In an analogous manner, the two light sources 8, 8b or only one light source can generally be arranged on a lower region of the print head 5.
[0076] Die Lichtquelle 8 ist derart an der Schichtablagevorrichtung 2 angeordnet, dass ein in einer der beiden vorliegenden Bewegungsrichtungen 11 (es sind auch zwei translatorische Freiheitsgrade denkbar) der Schichtablagevorrichtung 2 und des Druckkopfs 5 vorgelagerter Bereich der Schicht 7 beleuchtet wird. Die weitere Lichtquelle 8b ist derart an der Schichtablagevorrichtung 2 angeordnet, dass ein in der Bewegungsrichtung 11 der Schichtablagevorrichtung 2 und des Druckkopfs 5 nachgelagerter Bereich der Schicht 7 beleuchtet wird. The light source 8 is arranged on the layer deposition device 2 in such a way that an area of the layer 7 located in front of the layer deposition device 2 and the print head 5 in one of the two present directions of movement 11 (two translational degrees of freedom are also conceivable) is illuminated. The further light source 8b is arranged on the layer deposition device 2 in such a way that an area of the layer 7 downstream in the direction of movement 11 of the layer deposition device 2 and the print head 5 is illuminated.
[0077] Die am Rahmen 12 angeordnete Kamera 9 sowie Oberlichtquelle 10 sind relativ zur Druckplattform 4 stationär angeordnet. The camera 9 arranged on the frame 12 and the overhead light source 10 are arranged in a stationary manner relative to the printing platform 4.
[0078] Fig. 1b zeigt eine 3D-Druckvorrichtung 1 einer Lichtquelle 8, wobei die Lichtquelle 8 als Seitenlichtquelle 8a ausgebildet ist, und mit einer am Rahmen 12 angeordneten weiteren Lichtquelle 8b als Oberlichtquelle 10. 1b shows a 3D printing device 1 of a light source 8, the light source 8 being designed as a side light source 8a, and with a further light source 8b arranged on the frame 12 as a top light source 10.
[0079] Mit der weiteren Lichtquelle 8b in Form der Oberlichtquelle 10 wird Licht eines ersten Wellenlängenbereichs 14a zwischen 450 nm und 500 nm emittiert. Mit der Lichtquelle 8 in Form der Seitenlichtquelle 8a wird Licht eines zweiten vom ersten Wellenlängenbereich 14a disjunkten Wellenlängenbereichs 14b zwischen 600 nm und 750 emittiert. Die Wellenlängenbereiche 14a, 14b können hinsichtlich der beiden Lichtquellen 8, 8b jedoch im Allgemeinen vertauscht oder in einem davon abweichenden Wellenlängenbereich verortet liegen. With the further light source 8b in the form of the overhead light source 10, light of a first wavelength range 14a between 450 nm and 500 nm is emitted. With the light source 8 in the form of the side light source 8a, light of a second wavelength range 14b between 600 nm and 750, which is disjoint from the first wavelength range 14a, is emitted. The wavelength ranges 14a, 14b can, however, generally be interchanged with regard to the two light sources 8, 8b or they can be located in a wavelength range that deviates therefrom.
[0080] Mit einer Kamera 9 wird sowohl Licht des ersten Wellenlängenbereichs 14a als auch Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 14b aufgenommen, wobei das Licht der Lichtquelle 8 und der weiteren Lichtquelle 8b gleichzeitig während der Aufnahme eines Abbildes 26 durch die Kamera 9 emittiert wird. A camera 9 captures both light of the first wavelength range 14a and light of the second wavelength range 14b, the light from the light source 8 and the further light source 8b being emitted simultaneously while the camera 9 captures an image 26.
[0081] Ausgehend von der Kamera 9 ist ein derartiges Abbild 26 angedeutet. Die Fehlstelle 21 ist durch einen Vergleich zweier Abbilder 26 ermittelbar. Der Vergleich wird besonders bevorzugt über digitale Informationen der Abbilder 26 generiert, wobei bei einer gleichzeitigen Beleuchtung mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen 14a, 14b in einer Aufnahme durch die Kamera 9 zwei Abbilder 26 gleichzeitig von der Schicht 7 aufgenommen werden. Ein spezifischer Farbkanal oder eine Kombination der jeweiligen Farbkanäle der Kamera 9 spiegeln somit ein Abbild 26 der Schicht 7 wider. Starting from the camera 9, such an image 26 is indicated. The flaw 21 can be determined by comparing two images 26. The comparison is particularly preferably generated using digital information from the images 26, with two images 26 being recorded simultaneously from the layer 7 with simultaneous illumination with different wavelength ranges 14a, 14b in one recording by the camera 9. A specific color channel or a combination of the respective color channels of the camera 9 thus reflect an image 26 of the layer 7.
[0082] Durch eine Differenz der zwei Abbilder 26 unterschiedlicher Einfallswinkel der Lichtquellen 8a, 10 ergibt sich eine Anzahl, Lokalisation, Geometrie und/oder Größe der Fehlstellen 21 in der wenigstens einen Schicht 7. A difference between the two images 26 of different angles of incidence of the light sources 8a, 10 results in a number, localization, geometry and / or size of the imperfections 21 in the at least one layer 7.
[0083] Sind die Wellenlängenbereiche 14a, 14b zumindest überlappend oder identisch ausgeprägt, so ist eine abwechselnde Beleuchtung der Schicht 7 durch die Lichtquellen 8a, 10 besonders bevorzugt, wobei die Kamera 9 bei alternierender Beleuchtung jeweils ein Abbild 26 erstellt. If the wavelength ranges 14a, 14b are at least overlapping or identical, alternating illumination of the layer 7 by the light sources 8a, 10 is particularly preferred, the camera 9 producing an image 26 in each case with alternating illumination.
[0084] Fig. 2a zeigt eine 3D-Druckvorrichtung 1, wobei eine Schichtablagevorrichtung 2, ein Druckkopf 5 und eine Kamera 9 in direkter Datenverbindung 29 mit einer prozessorgesteuerten Auswertevorrichtung 20 signalleitend verbunden sind. Eine Oberbeleuchtungsvorrichtung 10 sowie zwei Seitenbeleuchtungsvorrichtungen 8a (aus UÜbersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt) stehen mit der Auswertevorrichtung 20 in signalübertragender Datenverbindung 29 in Form einer Funkverbindung. 2a shows a 3D printing device 1, a layer depositing device 2, a print head 5 and a camera 9 being connected in a direct data connection 29 to a processor-controlled evaluation device 20 in a signal-conducting manner. A top lighting device 10 and two side lighting devices 8a (not shown for reasons of clarity) are in signal-transmitting data connection 29 with the evaluation device 20 in the form of a radio link.
[0085] Die Auswertevorrichtung 20 umfasst eine Recheneinheit 24, eine Speichereinheit 25, eine Steuerungsvorrichtung 13 und eine Regelungsvorrichtung 23, welche in direkter Datenverbindung 29 über die Auswertevorrichtung 20 zueinander stehen. The evaluation device 20 comprises a computing unit 24, a memory unit 25, a control device 13 and a regulating device 23, which are in a direct data connection 29 to one another via the evaluation device 20.
[0086] Die Datenverbindungen 29 der einzelnen Komponenten sind nicht auf die hier beschriebene Varianten beschränkt, wobei beispielsweise auch alle Komponenten in Funkverbindung zueinander stehen können. Des Weiteren können die einzelnen Komponenten gesondert voneinander oder als gemeinsame Komponenten ausgebildet sein. The data connections 29 of the individual components are not restricted to the variants described here, it being possible for all components to be in radio communication with one another, for example. Furthermore, the individual components can be designed separately from one another or as common components.
[0087] Mittels der Auswertevorrichtung 20 werden zumindest zwei von der Kamera 9 generierte Abbilder 26 miteinander verglichen, eine Differenz von zumindest zwei von der Kamera 9 generierten Abbildern 26 gebildet und ein Abbild 26 der von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 aus zumindest zwei von der Kamera 9 generierten Abbildern 26 von jeweils einem Teilbereich zusammengesetzt. By means of the evaluation device 20, at least two images 26 generated by the camera 9 are compared with one another, a difference is formed between at least two images 26 generated by the camera 9 and an image 26 of the layer 7 deposited by the layer deposition device 2 on the printing platform 4 Particulate material 3 composed of at least two images 26 generated by the camera 9, each of a partial area.
[0088] Durch die Steuerungsvorrichtung 13 werden die Kamera 9 und die vorgesehenen drei Lichtquellen 8, 8b, 10 koordiniert angesteuert. Die Kamera 9 und zumindest eine der Lichtquellen 8, 8b, 10 werden derart mittels der Steuerungsvorrichtung 13 angesteuert, dass zumindest eine der Lichtquellen 8, 8b, 10 Licht emittiert und die Kamera 9 zumindest ein Abbild 26 generiert. Die Kamera 9 und zumindest zwei der Lichtquellen 8, 8b, 10 werden derart mittels der Steuerungsvorrichtung 13 angesteuert, dass abwechselnd die zumindest zwei der Lichtquellen 8, 8b, 10 Licht The camera 9 and the three light sources 8, 8b, 10 provided are controlled in a coordinated manner by the control device 13. The camera 9 and at least one of the light sources 8, 8b, 10 are controlled by the control device 13 in such a way that at least one of the light sources 8, 8b, 10 emits light and the camera 9 generates at least one image 26. The camera 9 and at least two of the light sources 8, 8b, 10 are controlled by means of the control device 13 in such a way that the at least two of the light sources 8, 8b, 10 alternate with light
emittieren und jeweils die Kamera 9 zumindest ein Abbild 26 generiert. Die Anzahl der durch die Kamera 9 aufgenommenen Abbilder 26 ist im Allgemeinen beliebig. emit and the camera 9 generates at least one image 26 in each case. The number of images 26 recorded by the camera 9 is generally arbitrary.
[0089] Eine Meldung 37 wird in Form einer digitalen und akustischen Information an sowie über eine Bedienerschnittstelle 38 der Auswertevorrichtung 20 bei einer ermittelten Fehlstelle 21 visualisiert sowie ausgegeben. A message 37 is visualized and output in the form of digital and acoustic information to and via an operator interface 38 of the evaluation device 20 when a fault 21 has been determined.
[0090] Fig. 2b zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung dreidimensionaler Körper für die Bauindustrie mittels einer 3D-Druckvorrichtung 1, wobei in einem ersten Verfahrensschritt 30 eine Schicht 7 eines Partikelmaterials 3 auf einer Druckplattform 4 durch eine Schichtablagevorrichtung 2 abgelegt wird, wobei die Schichtablagevorrichtung 2 relativ zur Druckplattform 4 bewegt wird. 2b shows a flow diagram of a method for producing three-dimensional bodies for the construction industry by means of a 3D printing device 1, wherein in a first method step 30 a layer 7 of a particulate material 3 is deposited on a printing platform 4 by a layer depositing device 2, the Layer depositing device 2 is moved relative to the printing platform 4.
[0091] In einem zweiten Verfahrensschritt 31a wird die von der wenigstens einen Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 mit einer Lichtquelle 8 bereichsweise beleuchtet, wobei die Lichtquelle 8 mit der Schichtablagevorrichtung 2 und einem Druckkopf 5 zur gesteuerten Abgabe eines Bindemittels 6 an einem örtlich vorbestimmten Bereich einer von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 mitbewegt wird. In a second method step 31a, the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the at least one layer deposition device 2 on the printing platform 4 is illuminated in areas with a light source 8, the light source 8 with the layer deposition device 2 and a print head 5 for the controlled release of a binding agent 6 is moved along with a locally predetermined area of a layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4.
[0092] In einem dritten Verfahrensschritt 32a wird ein Abbild 26 des von der Lichtquelle 8 beleuchteten Bereiches der Schicht 7 des Partikelmaterials 3 durch eine optische Kamera 9 generiert. In a third method step 32a, an image 26 of the region of the layer 7 of the particulate material 3 illuminated by the light source 8 is generated by an optical camera 9.
[0093] Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann einerseits lediglich eine Seitenlichtquelle 8a als Lichtquelle 8 vorgesehen sein, welche die Fehlstellen 21 in der Schicht 7 erkenntlich macht. According to this exemplary embodiment, on the one hand, only one side light source 8a can be provided as the light source 8, which makes the flaws 21 in the layer 7 recognizable.
[0094] Andererseits ist es möglich, zwei Lichtquellen 8 zu verwenden, wobei die eine Lichtquelle 8 in Form einer Seitenlichtquelle 8a und die zweite Lichtquelle 8 (weitere Lichtquelle 8b) als Oberlichtquelle 10 ausgebildet ist. In letzterer Variante wird durch die Seitenlichtquelle 8a Licht eines ersten Wellenlängenbereichs 14a emittiert und über die Oberlichtquelle 10 Licht eines zweiten vom ersten Wellenlängenbereich 14a disjunkten Wellenlängenbereichs 14b emittiert. Mit der Kamera 9 wird sowohl Licht des ersten Wellenlängenbereichs 14a als auch Licht des zweiten Wellenlängenbereichs 14b aufgenommen, wobei das Licht der Lichtquelle 8 und der weiteren Lichtquelle 8b gleichzeitig während der Aufnahme des Abbildes 26 emittiert wird. On the other hand, it is possible to use two light sources 8, one light source 8 being in the form of a side light source 8a and the second light source 8 (further light source 8b) being in the form of a top light source 10. In the latter variant, light of a first wavelength range 14a is emitted by the side light source 8a and light of a second wavelength range 14b that is disjoint from the first wavelength range 14a is emitted via the overhead light source 10. Both light of the first wavelength range 14a and light of the second wavelength range 14b are recorded with the camera 9, the light of the light source 8 and the further light source 8b being emitted simultaneously while the image 26 is being recorded.
[0095] Im Allgemeinen kann in einem weiteren Verfahrensschritt ein Bindemittel 6 an einem Öörtlich vorbestimmten Bereich der von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 durch einen relativ zur Druckplattform 4 bewegbaren Druckkopf 5 abgegeben werden und/oder die Verfahrensschritte wiederholt werden. In general, in a further method step, a binding agent 6 can be delivered to a locally predetermined area of the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 by a print head 5 movable relative to the printing platform 4 and / or the method steps repeated will.
[0096] In einem vierten Verfahrensschritt 33 ist eine prozessorgesteuerte Auswertevorrichtung 20 vorgesehen, wobei mittels der Auswertevorrichtung 20 zwei von der Kamera 9 generierte Abbilder 26 miteinander verglichen werden. Eine Differenz der zwei von der Kamera 9 generierten Abbildern 26 wird gebildet und ein Abbild 26 der von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 wird aus zwei von der Kamera 9 generierten Abbildern 26 von jeweils einem Teilbereich zusammengesetzt. In a fourth method step 33, a processor-controlled evaluation device 20 is provided, two images 26 generated by the camera 9 being compared with one another by means of the evaluation device 20. A difference between the two images 26 generated by the camera 9 is formed and an image 26 of the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer deposition device 2 on the printing platform 4 is composed of two images 26 generated by the camera 9, each of a partial area.
[0097] Die Differenz wird über Farbkanäle 22 der Kamera 9 anhand digitaler Datensätze der zwei durch die Kamera 9 generierten Abbilder 26 gebildet. The difference is formed via color channels 22 of the camera 9 on the basis of digital data sets of the two images 26 generated by the camera 9.
[0098] In einem fünften Verfahrensschritt 34 werden anhand des Vergleiches der zwei von der Kamera 9 generierten Abbilder 26 Fehlstellen 21 der von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 ermittelt und kategorisiert. In a fifth method step 34, based on the comparison of the two images 26 generated by the camera 9, defects 21 of the layer 7 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 are determined and categorized.
[0099] Es kann eine in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung 1 in vertikaler Richtung 27 erstreckende Analyse des dreidimensionalen Körpers (oder Teilbereichen davon) kumulierend über mehrere Verfahrenszyklen hinsichtlich Fehlstellen 21 erstellt werden. An analysis of the three-dimensional body (or partial areas thereof) extending in the vertical direction 27 in the position of use of the 3D printing device 1 can be created cumulatively over several process cycles with regard to defects 21.
[00100] In einem sechsten Verfahrensschritt 35 ist eine Regelungsvorrichtung 23 vorgesehen, wobei die Regelungsvorrichtung 23 über eine Signalübertragung mit der Kamera 9 und einer In a sixth method step 35, a control device 23 is provided, the control device 23 via a signal transmission with the camera 9 and a
Recheneinheit 24 verbunden ist. Die Regelungsvorrichtung 23 ist in einem Betriebsmodus dazu konfiguriert, abhängig von dem Vergleich der zwei Abbilder 26 eine Materialausgabe an Partikelmaterial 3 durch die Schichtablagevorrichtung 2 oder eine Vorschubgeschwindigkeit des Druckkopfes 5 oder eine Höhenadjustage einer Glättvorrichtung 16 zu regeln. Computing unit 24 is connected. The control device 23 is configured in an operating mode to control a material output of particulate material 3 by the layer depositing device 2 or a feed speed of the print head 5 or a height adjustment of a smoothing device 16, depending on the comparison of the two images 26.
[00101] Im Allgemeinen können weitere Verfahrensschritte umfasst werden und/oder es kann auf Verfahrensschritte verzichtet werden, wobei das Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Körper nicht auf diese Verfahrensschritte beschränkt ist. Beispielsweise kann in einem Verfahrensschritt lediglich eine weitere Schicht 7 durch die Schichtablagevorrichtung 2 abgelegt werden. In general, further method steps can be included and / or method steps can be dispensed with, the method for producing three-dimensional bodies not being restricted to these method steps. For example, only one further layer 7 can be deposited by the layer depositing device 2 in one method step.
[00102] Durch das Verfahren kann sowohl ein vorgelagerter Bereich und/oder ein nachgelagerter Bereich in Bezug auf eine Bewegungsrichtung 11 der Schichtablagevorrichtung 2 oder des Druckkopfs 5 analysiert werden. By means of the method, both an upstream area and / or a downstream area can be analyzed with respect to a direction of movement 11 of the layer deposition device 2 or of the print head 5.
[00103] Das Verfahren kann beispielsweise über ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung durch die Recheneinheit 24 diese veranlassen, für die 3DDruckvorrichtung 1 aus der Speichereinheit 25, welche mit der Recheneinheit 24 in einer Datenverbindung 29 steht, ausgeführt werden. The method can, for example, be executed for the 3D printing device 1 from the memory unit 25, which is in a data connection 29 with the processing unit 24, via a computer program product, comprising commands which, when executed by the computing unit 24, cause them to be executed.
[00104] Fig. 2c zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung dreidimensionaler Körper für die Bauindustrie mittels einer 3D-Druckvorrichtung 1, wobei nach dem ersten Verfahrensschritt 30 des Materialauftrages analog zu Fig. 2b in einem zweiten Verfahrensschritt 31b bereichsweise die eine von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 mit der Lichtquelle 8 beleuchtet wird, wobei die Lichtquelle 8 als Seitenlichtquelle 8a ausgebildet ist, mit welcher die von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung 1 bereichsweise von der Seite beleuchtet wird. Fig. 2c shows a flowchart of a method for producing three-dimensional bodies for the construction industry by means of a 3D printing device 1, after the first method step 30 of the material application analogous to FIG The layer 7 of the particulate material 3 deposited on the printing platform 4 is illuminated with the light source 8, the light source 8 being designed as a side light source 8a, with which the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 is in the position of use of the 3D printing device 1 is illuminated in areas from the side.
[00105] In einem dritten Verfahrensschritt 32b wird ein erstes Abbild 26 der Schicht 7 aufgenommen. In a third method step 32b, a first image 26 of the layer 7 is recorded.
[00106] In einem vierten Verfahrensschritt 31c wird mit einer Oberlichtquelle 10 die von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 des Partikelmaterials 3 in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung 1 bereichsweise von oben beleuchtet. In einem fünften Verfahrensschritt 32c wird ein zweites Abbild 26 des von der Oberlichtquelle 10 beleuchteten Bereiches der Schicht 7 des Partikelmaterials 3 durch eine optische Kamera 9 generiert. In a fourth method step 31c, the layer 7 of the particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 in the position of use of the 3D printing device 1 is partially illuminated from above with a top light source 10. In a fifth method step 32c, a second image 26 of the region of the layer 7 of the particulate material 3 illuminated by the top light source 10 is generated by an optical camera 9.
[00107] Eine Steuerungsvorrichtung 13 ist vorgesehen, mit welcher die Kamera 9 und die vorgesehenen Lichtquellen 8a, 10 koordiniert angesteuert werden. Die Kamera 9 und die zwei Lichtquellen 8a, 10 werden derart mittels der Steuerungsvorrichtung 13 angesteuert, dass abwechselnd jeweils eine der zwei Lichtquellen 8a, 10 Licht emittiert und die Kamera 9 währenddessen ein Abbild 26 generiert. A control device 13 is provided with which the camera 9 and the provided light sources 8a, 10 are controlled in a coordinated manner. The camera 9 and the two light sources 8a, 10 are controlled by means of the control device 13 in such a way that one of the two light sources 8a, 10 alternately emits light and the camera 9 generates an image 26 in the meantime.
[00108] In einem sechsten Verfahrensschritt 33 werden zwei Abbilder 26 analysiert, wobei keine Differenzierung gemäß den Farbkanälen der Kamera 9 nach Fig. 2b nötig ist, da zwei gesonderte Abbilder 26 bei unterschiedlichen Beleuchtungen vorhanden sind. In einem siebten Verfahrensschritt 35 werden die Betriebsparameter respektive Prozessparameter analog zu Fig. 2b geregelt. In a sixth method step 33, two images 26 are analyzed, no differentiation according to the color channels of the camera 9 according to FIG. 2b being necessary, since two separate images 26 are present with different illuminations. In a seventh method step 35, the operating parameters or process parameters are regulated analogously to FIG. 2b.
[00109] Fig. 3 zeigt eine 3D-Druckvorrichtung 1, wobei die 3D-Druckvorrichtung 1 drei in Gebrauchslage der 3D-Druckvorrichtung 1 in vertikaler Richtung 37 verstellbare Träger 15 aufweist. An den drei Trägern 15 sind eine Schichtablagevorrichtung 2, ein Druckkopf 5 und eine Glättvorrichtung 15 in horizontaler Richtung 28 bewegbar relativ zu einer Druckplattform 4 gelagert. Im Allgemeinen kann die Glättvorrichtung 15 auch an einem Druckbalken zusammen mit dem Druckkopf 5 und der Schichtablagevorrichtung 2 angeordnet sein. 3 shows a 3D printing device 1, the 3D printing device 1 having three supports 15 which can be adjusted in the vertical direction 37 in the position of use of the 3D printing device 1. A layer depositing device 2, a printing head 5 and a smoothing device 15 are mounted on the three carriers 15 so as to be movable in the horizontal direction 28 relative to a printing platform 4. In general, the smoothing device 15 can also be arranged on a pressure beam together with the printing head 5 and the layer depositing device 2.
[00110] Mit der Glättvorrichtung 5 wird eine Oberfläche 17 einer von der Schichtablagevorrichtung 2 auf der Druckplattform 4 abgelegten Schicht 7 eines Partikelmaterials 3 bereichsweise oder vollständig geglättet. With the smoothing device 5, a surface 17 of a layer 7 of a particulate material 3 deposited by the layer depositing device 2 on the printing platform 4 is partially or completely smoothed.
[00111] Die Seitenlichtquellen 8a, die Oberlichtquellen 10 und/oder die Kamera 9 können im Allgemeinen auch an der Glättvorrichtung 5 angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Seiten-The side light sources 8a, the overhead light sources 10 and / or the camera 9 can generally also be arranged on the smoothing device 5. Particularly preferred are the side
lichtquellen 8a hierbei an einem unteren Bereich der Glättvorrichtung 5 positioniert, um das Licht der Seitenlichtquelle 8a möglichst flach über die Schichten 7 einfallen lassen zu können. light sources 8a positioned in a lower area of the smoothing device 5 in order to allow the light from the side light source 8a to be incident as flat as possible over the layers 7.
[00112] Ein bedruckbarer Bereich der Druckplattform 4 weist eine minimale Breite 18 von 1m und eine minimale Länge 19 von 2 m auf. Im Allgemeinen kann auch eine Vielzahl an Druckplattformen 4 - beispielsweise nebeneinander angeordnet - an der 3D- Druckvorrichtung 1 vorgesehen sein. A printable area of the printing platform 4 has a minimum width 18 of 1 m and a minimum length 19 of 2 m. In general, a multiplicity of printing platforms 4 - for example arranged next to one another - can also be provided on the 3D printing device 1.
[00113] Die Positionierung sowie Anzahl der Lichtquellen 8 ist in den Ausführungsbeispielen nicht erschöpfend dargestellt. Eine Lichtquelle 8 in Form einer Seitenlichtquelle 8a ist in dieser Ausführungsform am Druckkopf 5 angeordnet. Die 3D-Druckvorrichtung 1 kann jedoch beispielsweise auch eine Lichtquelle 8 in Form einer Oberlichtquelle 10 und/oder eine weitere Lichtquelle 8b umfassen. Die Bewegungsrichtung 11 ändert sich nach einer Ablage einer Schicht 7 bidirektional, wobei alternierend ein Bereich der Schicht 7 vor dem Druckkopf 5 und ein Bereich der Schicht 7 nach dem Druckkopf 5 hinsichtlich Fehlstellen 21 analysiert wird. The positioning and number of light sources 8 is not shown exhaustively in the exemplary embodiments. A light source 8 in the form of a side light source 8 a is arranged on the print head 5 in this embodiment. The 3D printing device 1 can, however, also comprise, for example, a light source 8 in the form of a top light source 10 and / or a further light source 8b. The direction of movement 11 changes bidirectionally after a layer 7 has been deposited, with an area of the layer 7 in front of the print head 5 and an area of the layer 7 after the print head 5 being analyzed with regard to defects 21.
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| ATGM8006/2021U AT17186U1 (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | 3D printing device, especially for the construction industry |
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