DE102017003662A1 - Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components - Google Patents
Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017003662A1 DE102017003662A1 DE102017003662.4A DE102017003662A DE102017003662A1 DE 102017003662 A1 DE102017003662 A1 DE 102017003662A1 DE 102017003662 A DE102017003662 A DE 102017003662A DE 102017003662 A1 DE102017003662 A1 DE 102017003662A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- powder
- particulate material
- roller
- coater
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 43
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 83
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 2
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000021552 granulated sugar Nutrition 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- -1 types of organic Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/60—Planarisation devices; Compression devices
- B22F12/63—Rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/57—Metering means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/218—Rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/343—Metering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/10—Formation of a green body
- B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6026—Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beschichtervorrichtung geeignet für eine 3D-Druckmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung eine Beschichtungswalze und einen Schieber aufweist sowie ein Verfahren, das diese Beschichtervorrichtung einsetzt.The invention relates to a coater device suitable for a 3D printing machine, which is characterized in that the device comprises a coating roller and a slider and a method which uses this coater.
Description
Die Erfindung ist ein Beschichtersystem zur schichtweisen Herstellung von dreidimensionalen Artikeln mit Beschichtungswalze und einem Schieber zur Vorlage des Partikelmaterials sowie ein Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen.The invention is a coater system for the layered production of three-dimensional articles with coating roller and a slide for the presentation of the particulate material and a method for producing three-dimensional components.
In der europäischen Patentschrift
Dieses aus verfestigtem Partikelmaterial hergestellte Objekt ist nach seiner Fertigstellung in losem Partikelmaterial eingebettet und wird anschließend davon befreit. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines Saugers. Übrig bleiben danach die gewünschten Objekte, die dann von Pulveranhaftungen z.B. durch händisches Abbürsten oder Sandstrahlen befreit werden.This object made of solidified particulate material is embedded after its completion in loose particulate material and is subsequently freed from it. This is done for example by means of a nipple. Thereafter, the desired objects remain, which are then affected by powder deposits, e.g. be freed by manual brushing or sandblasting.
Die Bauteile liegen üblicherweise nach dem Drucken in einem Baubehälter vor. Dieser Baubehälter stellt meist ein quaderförmiges Volumen dar. Dieses Volumen wird mit den verschiedensten Geometrien beladen, um die Maschine gut auszulasten.The components are usually present after printing in a building container. This construction container usually represents a cuboid volume. This volume is loaded with a variety of geometries in order to use the machine well.
Das 3D-Drucken auf Basis pulverförmiger Werkstoffe und Eintrag flüssiger Binder ist unter den Schichtbautechniken das schnellste Verfahren.3D printing based on powdered materials and the incorporation of liquid binders is the fastest method among the layering techniques.
Mit diesem Verfahren lassen sich verschiedene Partikelmaterialien, dazu zählen - nicht erschöpfend - natürliche biologische Rohstoffe, polymere Kunststoffe, Metalle, Keramiken und Sande, verarbeiten.This process can process various particulate materials including, but not limited to, natural biological raw materials, polymeric plastics, metals, ceramics and sands.
Als Bindesystem kann z.B. ein Feststoff im Partikelmaterial dienen. Dieser wird durch ein aus dem Tintenstrahldruckkopf ausgestoßenes Lösemittel in Lösung gebracht. Nach dem Verflüchtigen des Lösemittels haften die Partikel an den gewünschten Stellen zusammen. Das Bauteil kann aus dem restlichen losen Pulver nach einer gewissen Wartezeit aus dem Baubehälter entnommen werden. Diese Wartezeit ist im Allgemeinen lang, da das Lösemittel von dem gelöstem Material nur langsam wieder freigegeben wird. Dabei sind oft die Bauteile nach dem Entpacken schwach und können plastisch verformt werden. Die Verflüchtigung des Lösemittels erzeugt eine gewisse Anhaftung am Bauteil, die nach dem Entpacken in Handarbeit entfernt werden muss. Das Lösemittel kann den Druckkopf zusätzlich angreifen. Zudem bedingt der Löseprozess mit anschließendem Wiederverfestigen Schwund im Bauteil und damit Geometrieabweichungen.As a binding system, e.g. serve a solid in the particulate material. This is dissolved by a solvent ejected from the ink jet printhead. After volatilization of the solvent, the particles stick together at the desired locations. The component can be removed from the remaining loose powder after a certain waiting time from the building container. This waiting time is generally long because the solvent is only slowly released from the dissolved material. The components are often weak after unpacking and can be plastically deformed. The volatilization of the solvent creates a certain adhesion to the component, which must be removed after unpacking by hand. The solvent may additionally attack the printhead. In addition, the dissolution process with subsequent reconsolidation causes shrinkage in the component and thus geometry deviations.
Ein Lösemittel kann ebenso mit Molekülen oder Partikeln beladen werden und zum Einsatz kommen. Dadurch kann der Schwund gesenkt werden. Ebenso kann die Aggressivität des Lösemittels bei gleicher Bauteilfestigkeit herabgesetzt werden. Das Lösemittel muss aber vor dem Entpacken vollständig entfernt werden, und die Problematik mit Anhaftungen ist auch hier gegeben.A solvent can also be loaded with molecules or particles and used. This can reduce the shrinkage. Similarly, the aggressiveness of the solvent can be reduced with the same component strength. However, the solvent must be completely removed before unpacking, and the problem with adhesions is also given here.
Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Systems, das chemisch zu einer Verfestigung der eingedruckten Flüssigkeit führt und dadurch die Bindung der Partikel realisiert. Dabei werden die Komponenten des Systems nach Möglichkeit getrennt im System vorgehalten. Erst beim Druckprozess kommt es zu der gewünschten Verfestigungsreaktion. Ein Beispiel für ein solches System kann ein als Kaltharzprozess bekanntes Verfahren sein. Dabei wird ein mit Säure umhüllter Sand mit Furfurylalkohol in Kontakt gebracht. Dadurch kommt es zu einer chemischen Reaktion, die die vormals flüssigen Komponenten in einen vernetzten Kunststoff übergehen lassen.Another possibility is the use of a system which chemically leads to a solidification of the imprinted liquid and thereby realizes the binding of the particles. The components of the system are kept separate in the system if possible. Only during the printing process does the desired solidification reaction occur. An example of such a system may be a method known as the cold resin process. In this case, an acid-coated sand is brought into contact with furfuryl alcohol. This leads to a chemical reaction that causes the formerly liquid components to become a cross-linked plastic.
Drucker des Stands der Technik weisen zum Teil Baubehälter auf, die aus der Anlage entnehmbar sind. Diese dienen als Begrenzung für das Pulver und stabilisieren so den Bauprozess. Durch das Wechseln des Baubehälters können Prozessschritte parallelisiert werden und die Anlage kann somit gut ausgelastet werden. Ebenso gibt es Anlagen, bei denen auf eine Plattform gedruckt wird, die wie die Baubehälter aus der Anlage entnommen werden kann. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen auf ein durchgehendes Förderband in einem bestimmten Winkel gedruckt wird.Prior art printers sometimes include building trays that are removable from the equipment. These serve as a limitation for the powder and thus stabilize the building process. By changing the construction container, process steps can be parallelized and the plant can thus be utilized well. Likewise, there are systems that print on a platform that can be removed from the system like the construction containers. Also, methods are known in which is printed on a continuous conveyor belt at a certain angle.
Für den Beschichtungsvorgang sind verschiedene Mechanismen bekannt.Various mechanisms are known for the coating process.
Die Schrift
Ebenso sind Vorrichtungen bekannt, bei der der Beschichter das Pulver mit sich führt. Dabei wird eine Menge bevorratet, die wesentlich größer als das Volumen einer Schicht ist. Während des Beschichtungsvorganges wird das Pulver zum Beschichten abgegeben. Die Dosierung wird oft über Vibrationen geschaltet. Typisch für Anordnungen ist die Verwendung einer stehenden Klinge, die die Schicht auf dem Baufeld glattstreicht. Die Schrift
Die beanspruchte Erfindung wird in den oben zitierten Schriften des Standes der Technik weder offenbart noch nahe gelegt.The claimed invention is neither disclosed nor suggested in the above cited prior art documents.
Nachteilig bei einer solchen Konstruktion ist eine starke Abhängigkeit der Zuverlässigkeit von den Pulverfließeigenschaften. Bei freifließenden Pulvern sind keine Einschränkungen gegeben. Stark kohäsive Pulver sind aber schlechter zu dosieren und reagieren mit stark eingeschränktem Fließen auf Vibrationen. Nachteilig kann auch eine zu geringe oder zu große Menge an Overfeed sein, da dadurch die Güte des Beschichtungsvorganges vermindert werden kann, was sich negativ auf die Qualität der Endprodukte auswirken kann.A disadvantage of such a construction is a strong dependence of the reliability of the powder flow properties. There are no restrictions on free-flowing powders. Strongly cohesive powders, however, are less effective to dose and react with very restricted flow to vibrations. A disadvantage may also be a too low or too large amount of overfeed, as this can reduce the quality of the coating process, which can have a negative effect on the quality of the end products.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit eine für den 3D-Druck geeignete Beschichtereinheit oder/und Dosiereinheit bereit zu stellen, die es ermöglicht, das Partikelmaterial mit wenig Abweichungen dosieren zu können.An object of the present invention was therefore to provide a coater unit and / or metering unit suitable for 3D printing, which makes it possible to be able to meter the particulate material with little deviation.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es den Overfeed im Verhältnis zu der aufzutragenden Schicht definiert einstellen zu können.An object of the present invention was to be able to set the overfeed in relation to the layer to be applied in a defined manner.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es die dosierte Partikelmenge über das gesamte Druckverfahren im Wesentlichen konstant bzw. mit tolerierbaren Abweichungen auftragen zu können.An object of the present invention was to be able to apply the metered amount of particles over the entire printing process substantially constant or with tolerable deviations.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es die Nachteile des Standes der Technik zu vermindern oder im Wesentlichen ganz zu vermeiden.An object of the present invention was to reduce or substantially avoid the disadvantages of the prior art.
Kurze Zusammenfassung der OffenbarungBrief summary of the disclosure
In einem Aspekt betrifft die Offenbarung einen Beschichter mit einer Walze und einem Schiebermechanismus.In one aspect, the disclosure relates to a coater having a roller and a slider mechanism.
In einem Aspekt betrifft die Offenbarung eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Gerät zur schichtweisen Produktion von dreidimensionalen Artikeln (Bauteilen). Diese Vorrichtung wird zur Erzeugung glatter Schichten genutzt. Die Vorrichtung weist eine Beschichtungswalze und einen mitgeführten Schiebermechanismus auf, der derart ausgeführt ist, dass zu Beginn einer Beschichtungsfahrt eine definierte Menge Partikelmaterial vor die Walze gegeben werden kann.In one aspect, the disclosure relates to an apparatus for use in a device for the layered production of three-dimensional articles (components). This device is used to produce smooth layers. The device comprises a coating roller and a slide mechanism carried along, which is designed such that at the beginning of a coating run a defined amount of particulate material can be given in front of the roller.
In einem Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum 3D-Druck, wobei ein Beschichter mit Schieber und dosierbarer Abgabe von Partikelmatierial verwendet wird.In one aspect, the disclosure relates to a method of 3D printing using a coater with slider and meterable dispensing of particulate matter.
Figurenlistelist of figures
-
1 : Darstellung eines konventionellen 3D-Druckprozesses gemäß dem Stand der Technik. Darstellung geschnitten im Schrägriss.1 : Representation of a conventional 3D printing process according to the prior art. Presentation cut in oblique view. -
2 : Schematische Darstellung der Prozessschritte des 3D-Druckens.2 : Schematic representation of the process steps of 3D printing. -
3 : Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Beschichtungsvorganges3 : Schematic representation of a coating process according to the invention -
4 : Schematische Darstellung des Ablaufs bei Einsatz der Erfindungsgemäßen Vorrichtung4 : Schematic representation of the process when using the inventive device -
5 : Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung der Erfindung5 : Sectional view of an exemplary embodiment of the invention
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Im Folgenden werden einige Begriffe näher definiert. Andernfalls sind für die verwendeten Begriffe die dem Fachmann bekannten Bedeutungen zu verstehen.In the following some terms are defined in more detail. Otherwise, for the terms used, the meanings known to those skilled in the art are to be understood.
Im Sinne der Erfindung sind „Schichtbauverfahren“ bzw. „3D-Druckverfahren“ alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die den Aufbau von Bauteilen in dreidimensionalen Formen ermöglichen und mit den beschriebenen Verfahrenskomponenten und Vorrichtungen kompatibel sind.For the purposes of the invention, "layer-building method" or "3D-printing method" are all known from the prior art methods that allow the construction of components in three-dimensional shapes and are compatible with the described process components and devices.
„Formkörper“ oder „Bauteil“ im Sinne der Erfindung sind alle mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder/und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten, dreidimensionalen Objekte, die eine Formfestigkeit aufweisen."Shaped body" or "component" in the sense of the invention are all three-dimensional objects produced by the method according to the invention and / or the device according to the invention, which have a dimensional stability.
„Baufeld“ ist die Ebene oder in erweitertem Sinn der geometrische Ort, auf dem oder in dem die Partikelmaterialschüttung während des Bauprozesses durch wiederholtes Beschichten mit Partikelmaterial wächst. Häufig wird das Baufeld durch einen Boden, die „Bauplattform“, durch Wände und eine offene Deckfläche, die Bauebene, begrenzt."Construction field" is the plane or, more broadly, the locus on which or in which the particulate material bed grows during the construction process by repeated coating with particulate matter. Often, the construction site is limited by a floor, the "building platform", by walls and an open deck area, the building level.
Der Prozess „Drucken“ bezeichnet die Zusammenfassung der Vorgänge Beschichten, Bedrucken und Arbeitshöhe verstellen und findet erfindungsgemäß in einem offenen oder geschlossenen Prozessraum statt. The process "printing" refers to the summary of the processes coating, printing and working height adjust and takes place according to the invention in an open or closed process space.
„Verfahrachse“ ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Achse, die Vorrichtungselemente trägt, über den Baufeldwerkzeugen angeordnet ist und einen gegenüber den anderen Achsen im System weiten Verfahrweg aufweist.In a device according to the invention, "travel axis" is an axis which carries device elements, is arranged above the construction field tools and has a travel distance which is wide in relation to the other axes in the system.
„Ausstreichen“ bedeutet gemäß der vorliegenden Erfindung das Verteilen und Glätten des Partikelmaterials. Dabei wird an der Startposition einer Beschichtungsfahrt eine definierte Pulvermenge vorgelegt und durch eine rotierende Walze in das Schichtvolumen verteilt oder ausgestrichen."Spreading" in accordance with the present invention means spreading and smoothing of the particulate material. In this case, a defined amount of powder is presented at the start position of a coating travel and distributed or streaked by a rotating roller in the layer volume.
Als „Partikelmaterial“ oder „Pulver“ können alle für den 3D-Druck bekannten, fließfähigen Materialien verwendet werden, insbesondere in Pulverform, als Schlacke oder als Flüssigkeit. Dies können beispielsweise Sande, Keramikpulver, Glaspulver, und andere Pulver aus anorganischen Materialien, Metallpulver, Kunststoffe, Holzpartikel, Faserwerkstoffe, Cellulosen oder/und Laktosepulver sowie andere Arten von organischen, pulverförmigen Materialien sein. Das Partikelmaterial ist vorzugsweise ein trocken frei fließendes Pulver, aber auch ein kohäsives schnittfestes Pulver kann verwendet werden. Diese Kohäsivität kann sich auch durch Beimengung eines Bindermaterials oder eines Hilfsmaterials ergeben.As "particulate material" or "powder" may be used all known for 3D printing, flowable materials, in particular in powder form, as slag or as a liquid. These may be, for example, sands, ceramic powders, glass powders, and other powders of inorganic materials, metal powders, plastics, wood particles, fiber materials, celluloses and / or lactose powders, as well as other types of organic, powdered materials. The particulate material is preferably a dry, free-flowing powder, but a cohesive, cut-resistant powder may also be used. This cohesiveness can also result from the addition of a binder material or an auxiliary material.
Die „Überschussmenge“ oder „Overfeed“ ist dabei die Menge an Partikelmaterial, die bei der Beschichtungsfahrt am Ende des Baufeldes vor dem Beschichter hergeschoben wird.The "excess amount" or "overfeed" is the amount of particulate material that is pushed in the coating travel at the end of the construction field in front of the coater.
„Beschichter“ oder „Recoater“ ist die Einheit, mittels derer das Partikelmaterial in bzw. auf das Baufeld aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ist dieser Beschichter als rotierende Walze ausgeführt, die in einer gegenläufigen Bewegung über das Baufeld geführt wird."Coater" or "recoater" is the unit by which the particulate material is applied to the construction field. According to the invention, this coater is designed as a rotating roller, which is guided in an opposite movement over the construction field.
Der „Baubehälter“ ist eine in der Vorrichtung fest verbaute oder entnehmbare Vorrichtung, die das während des Aufbauprozesses ausgebrachte Baumaterial aufnimmt und die ein Herausströmen in die Produktionseinrichtung verhindert. Der Baubehälter muss im einfachsten Fall keine Wände aufweisen und das Pulver läuft sich auf einer Platte aus.The "construction container" is a device permanently installed or removable in the device, which receives the construction material discharged during the building process and prevents it from flowing out into the production device. In the simplest case, the construction container does not have to have any walls and the powder runs out on a plate.
Der „Druckkopf“ setzt sich üblicherweise aus verschiedenen Komponenten zusammen. Unter anderem sind das die Druckmodule. Diese sind relativ zum Druckkopf ausgerichtet. Der Druckkopf ist relativ zur Maschine ausgerichtet. Damit kann die Lage einer Düse dem Maschinenkoordinatensystem zugeordnet werden.The "printhead" is usually composed of various components. Among other things, these are the printing modules. These are aligned relative to the printhead. The printhead is aligned relative to the machine. Thus, the position of a nozzle can be assigned to the machine coordinate system.
„Boxvolumen“ eines Bauteils ist das Volumen des kleinsten Quaders, in das das Bauteil gebracht werden kann, ohne das eine Fläche des Quaders vom Bauteil durchdrungen wird."Box volume" of a component is the volume of the smallest cuboid, in which the component can be brought without a surface of the cuboid is penetrated by the component.
Unter „Binder-Jetting - Schichtbauverfahren“ ist zu verstehen, dass schichtweise Pulver auf eine Bauplattform aufgebracht wird, jeweils die Querschnitte des Bauteils auf dieser Pulverschicht mit einem flüssigen Binder bedruckt werden, die Lage der Bauplattform um eine Schichtstärke zur letzten Position geändert wird und diese Schritte solange wiederholt werden, bis das Bauteil fertig ist."Binder jetting - layer construction method" is to be understood that layer by layer powder is applied to a construction platform, in each case the cross sections of the component are printed on this powder layer with a liquid binder, the position of the build platform is changed by a layer thickness to the last position and this Repeat steps until the component is ready.
„Schiebermechanismus“ oder „Schieber“ im Sinne der Offenbarung ist z.B. eine ebene Platte, auf die die definierte Partikelmaterialmenge abgelegt wird und von der dann vor jedem Beschichtungsvorgang die definierte Partikelmaterialmenge vor die Beschichterwalze verschoben wird."Slider mechanism" or "slider" in the sense of the disclosure is e.g. a flat plate on which the defined amount of particulate material is deposited and then the defined amount of particulate material is moved before the coating roller before each coating operation.
Im Sinne der Offenbarung ist eine „definierte Menge Partikelmaterial“, die mittels Schieber und Nachfüller vorgelegt wird und dann vor der Beschichterwalze abgelegt wird; diese Menge umfasst das Volumen der aufzubringenden Schicht und den Overfeed. Eine definierte Partikelmaterialmenge kann in ihrer Konstanz und definierten Menge dadurch erhalten werden, dass ein Nachfüller (ein Partikelreservoir mit Verschluss) in einem definierten Abstand zum Schieber über diesen verfahren wird und der Abstand zwischen Unterkante Nachfüller und Oberkante Schieber sowie der Durchmesser oder die Fläche des Nachfüllers das abzugebende Volumen des Partikelmaterial definiert. Da der Abstand nur sehr gering ist, wird der Schüttwinkel des Partikelmaterials an den Rändern nur zu einer sehr geringe Abweichung oder Varianz führen. Die definierte Menge Partikelmaterial wird somit sehr konstant sein. Die für eine Partikelschicht nötige Menge und der gewünschte Overfeed können auch leicht über die Masse der Maschine ausgerechnet werde, was jedem Fachmann geläufig ist. Er muss dann nur bestimmen wieviel Overfeed aufgetragen werden sollen, um die Gesamtmenge der Dosierung zu bestimmen und entsprechend den Abstand des Nachfüllers zum Schieber zu definieren und einzustellen.In the sense of the disclosure is a "defined amount of particulate material", which is presented by means of slide and refill and is then stored in front of the coater roller; this quantity includes the volume of the applied layer and the overfeed. A defined quantity of particulate material can be obtained in its constancy and defined amount by traversing a refill (a particle reservoir with closure) at a defined distance from the slide and the distance between the lower edge of the refiller and the upper edge of the slide and the diameter or surface of the refiller defines the volume of particulate matter to be dispensed. Since the distance is only very small, the angle of repose of the particulate material at the edges will only lead to a very small deviation or variance. The defined amount of particulate material will thus be very constant. The amount required for a particle layer and the desired overfeed can also be calculated easily over the mass of the machine, which is familiar to any person skilled in the art. He then only has to determine how much overfeed should be applied to determine the total amount of dosage and to define and adjust the distance of the refill to the slide accordingly.
„Overfeed“ im Sinne der Offenbarung ist der Anteil des Partikelmaterials, das nicht für die Erstellung der Partikelschicht benötigt wird und am Ende jeder Beschichtungsüberfahrt des Beschichters in einen dafür vorgesehenen Bereich oder Behälter verschoben wird. Der Overfeed ist für eine qualititiv hochwertige Beschichtung wichtig. Ein zu geringer Overfeed führt dazu, dass am Ende der Beschichtungsfahrt die Partikelschicht nur unvollständig ausgeführt ist und es im nächsten Arbeitsschritt der selektiven Verfestigung zu Ungenauigkeiten kommt, da Partikelmaterial zum Verfestigen fehlt. Wird der Overfeed zu groß gewählt, erhält man eine zu große Pulverwalze, die vor der Beschichterwalze nicht befriedigend abrollt und dadurch zu einer fehlerhaften Beschichtung und z.B. Unebenheiten und Ungenauigeiten der Partikelschicht führt. Vorteilhaft ist ein Overfeed von 10 bis 40% zusätzlich zu dem Schichtvolumen oder 10 bis 30% oder 10 bis 20%."Overfeed" in the sense of the disclosure is the proportion of the particulate material that is not required for the creation of the particle layer and is moved into a designated area or container at the end of each coating run of the coater. The overfeed is important for a high quality coating. Too little overfeed causes the particle layer to be incomplete at the end of the coating run is executed and it comes in the next step of selective solidification inaccuracies because particulate material to solidify is missing. If the overfeed is chosen too large, one obtains too large a powder roller, which does not roll satisfactorily in front of the coater roller and thus leads to a faulty coating and, for example, unevenness and inaccuracies of the particle layer. An overfeed of 10 to 40% in addition to the layer volume or 10 to 30% or 10 to 20% is advantageous.
Verschiedene Aspekte der Erfindung werden im Folgenden beschrieben:
-
1 gibt einen 3D-Drucker gemäß dem Stand der Technik wieder. Der 3D-Drucker weist die Vorrichtungsteile Druckkopf (100 ), Beschichter (101 ) und eine Bauplattform (102 ) zur Zustellung einzelner Schichten (107 ) auf. Der Pulverkuchen wächst in einem Baubehälter (104 ) während des Prozesses. Das Ergebnis ist ein dreidimensionales Bauteil (113 ), das aus dem losen, das Bauteil umgebenden Pulver entpackt werden kann.
-
1 is a 3D printer according to the prior art again. The 3D printer shows the device parts printhead (100 ), Coater (101 ) and a build platform (102 ) for the delivery of individual layers (107 ) on. The powder cake grows in a construction container (104 ) during the process. The result is a three-dimensional component (113 ), which can be unpacked from the loose powder surrounding the component.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Pulverbeschichter (
Nach einem Beschichtungsprozess wird die Schicht mittels eines Tintenstrahldruckkopfes (
Die so erzeugte neue Schicht wird dann um eine Schichtstärke abgesenkt. Daraufhin beginnt der Prozess der Schichterzeugung von vorne und er wird solange wiederholt, bis die gewünschte Bauhöhe erreicht ist und somit die gewünschten Teile fertiggestellt sind.The new layer thus produced is then lowered by one layer thickness. Then the process of layer production starts from the beginning and it is repeated until the desired height is reached and thus the desired parts are completed.
Nach dem Bauprozess liegt das Bauteil im Pulver eingebettet vor. Je nach Vorrichtung ist der Baubehälter, in dem das Bauteil liegt, fester Bestandteil der Druckanlage, oder er ist herausnehmbar.After the construction process, the component is embedded in the powder. Depending on the device, the construction container in which the component is located, an integral part of the printing system, or it is removable.
Ein herausnehmbarer Behälter hat den Vorteil, dass der Entpackvorgang des Bauteils nicht in der Druckanlage stattfinden muss. Somit kann, bei einer dem Produktionsprozess angepassten Anzahl von Baubehältern, eine sehr gute Auslastung der Druckanlage erzielt werden.A removable container has the advantage that the unpacking of the component does not have to take place in the printing system. Thus, with a number of construction containers adapted to the production process, a very good utilization of the printing system can be achieved.
Ziel des Beschichtungsvorganges ist eine möglichst glatte homogene Schicht, die im anschließenden Schritt vom Druckkopf bedruckt werden kann und homogene Bauteileigenschaften ermöglicht.The aim of the coating process is a smooth homogeneous layer as possible, which can be printed by the printhead in the subsequent step and allows homogeneous component properties.
Das Ergebnis des Beschichtungsvorgang hängt dabei entscheidend vom eingesetzten Pulver ab. Hierbei sind für den Vorgang im Wesentlichen die Fließeigenschaften, die Partikelgröße, die Dichte, die Neigung zu Aufladung oder Agglomeration und die Kompressibilität von Bedeutung.The result of the coating process depends decisively on the powder used. In this case, the flow properties, the particle size, the density, the tendency to charge or agglomerate and the compressibility are of importance for the process.
Freifließende Pulver, vergleichbar mit Kristallzucker, sind bei der Wahl geeigneter Parameter einfach in dünnen Schichten auszubringen. Da die Kräfte zwischen den Partikeln gering sind, können Volumen einfach geteilt werden und ohne großen Energieaufwand neue Oberflächen erzeugt werden. Solche Pulver können gut mit einer Rakel, auch mit Unterstützung von Vibrationen, glattgestrichen werden.Free-flowing powders, comparable to granulated sugar, are easy to apply in thin layers when choosing suitable parameters. Since the forces between the particles are low, volumes can be easily divided and new surfaces created without much energy. Such powders can be smoothed out well with a squeegee, even with the assistance of vibrations.
Meist weisen solche Pulver eine große Korngröße auf. Deshalb sind sehr dünnen Schichten nicht möglich.Most such powders have a large grain size. That's why very thin layers are not possible.
Kleinere Körner in einem Pulver bringen den Nachteil mit sich, dass zwischen den einzelnen, im Vergleich zu groben Pulvern viel zahlreicheren Partikeln, Kräfte auftreten, die aufsummiert das Pulver schlecht fließend machen und Scherungen nur mit erhöhtem Kraftaufwand möglich machen. Die schlechte Fließeigenschaft zeigt sich besonders beim einfachen Schütten. Mehlartige Partikelmaterialien weisen dabei deutlich geringere Schüttdichten auf als solche, die gut fließen.Smaller grains in a powder have the disadvantage that between the individual, compared to coarse powders much more numerous particles, forces occur that make the powder summed up the poorly flowing and make shearing possible only with increased force. The poor flow characteristic is particularly evident in simple pouring. Flour-type particulate materials have significantly lower bulk densities than those that flow well.
Ziel beim schichtweisen Aufbauen von dreidimensionalen Modellen ist es, das Partikelmaterial prozesssicher zu lagern und durch alle Vorrichtungsteile zu bewegen, um es dann in einer geometrisch sauberen Schicht mit möglichst hoher Dichte unter Erzeugung möglichst geringer Scherkräfte auf das Baufeld aufzubringen.The aim of the layered construction of three-dimensional models is to store the particle material process reliable and move through all parts of the device to then apply it in a geometrically clean layer with the highest possible density while generating the lowest possible shear forces on the construction field.
Bzgl. der Lagerung bedeutet prozesssicher, dass das Pulver seine Eigenschaften möglichst nicht ändert und dass es durch das an die Lagereinheit angebrachte Förderelement sicher erfasst werden kann.Concerning. The storage process means that the powder does not change its properties as far as possible and that it passes through the storage unit attached conveyor element can be detected safely.
Die Elemente sollen das Pulver dabei möglichst wenig beeinflussen. Eine solche Beeinflussung könnten Kompressionen sein, die im Pulver Agglomerate auftreten lassen. Solche Agglomerate sind wesentlich fester als loses Pulver und bilden beim Beschichtungsvorgang Riefen auf dem Baufeld.The elements should influence the powder as little as possible. Such an influence could be compressions that cause agglomerates in the powder. Such agglomerates are much stronger than loose powder and form scratches on the construction field during the coating process.
Eine solche Beeinflussung kann durch massive Kompression oder Vibrationen ausgelöst werden. Dabei kommen die Partikel in so innigen Kontakt, dass sie quasi miteinander verhaken und eine Verbindung eingehen.Such influence can be triggered by massive compression or vibration. The particles come into so intimate contact that they almost interlock with each other and form a connection.
Die Festigkeit des Pulvers ist stark von solchen Einflüssen in der Vorgeschichte abhängig. Positiv wirken Vorgänge wie Sieben oder Lockern auf das Pulver. Dabei werden Partikel getrennt, und Luft wird in das Pulver eingebracht, die das Fließen begünstigt. Negativ wirken Vibrationen in Vorrichtungsteilen, in denen das Pulver nicht abfließen kann sowie massive Kompressionen, beispielsweise durch bewegte Teile der Vorrichtung.The strength of the powder is heavily dependent on such influences in the history. Positive acts such as sifting or loosening of the powder. Particles are separated and air is introduced into the powder, which promotes flow. Negative effect vibrations in parts of the device in which the powder can not drain and massive compressions, for example by moving parts of the device.
Jedes Pulver hat dabei eine gewisse Vorgeschichte, und ein Grundzustand der Fließeigenschaften und der Agglomerationsneigung kann eigentlich nicht definiert werden. Vielmehr treten die Pulvereigenschaften in einer Bandbreite auf, mit der jeder Teil der Vorrichtung zurecht kommen muss.Each powder has a certain history, and a ground state of the flow properties and agglomeration tendency can not actually be defined. Rather, the powder properties occur in a range that every part of the device must cope with.
Der Beschichtungsvorgang kann erfindungsgemäß in zwei Grundfunktionen geteilt werden: Vorlegen einer Pulvermenge vor die Walze und Verteilen des Pulvers auf dem Baufeld.According to the invention, the coating process can be divided into two basic functions: presentation of a quantity of powder in front of the roller and distribution of the powder on the construction field.
Das Verteilen von Pulver auf dem Baufeld mit einer gegenläufigen Walze ist Stand der Technik und in der Patentliteratur eingehend beschrieben. Vorteilhaft für das Verteilen ist es, eine möglichst kleine Pulvermenge zu bewegen. Größere Mengen wirken auf Grund der Schwerkraft und auf Grund von starken Bewegungen auf bereits erzeugte Schichten und können beispielsweise Scherkräfte begünstigen, die die Geometrie der dreidimensionalen Formkörper negativ beeinflussen.The distribution of powder on the construction field with an opposing roll is state of the art and described in detail in the patent literature. It is advantageous for the distribution to move the smallest possible amount of powder. Larger amounts act due to gravity and due to strong movements on already generated layers and can, for example, favor shear forces that adversely affect the geometry of the three-dimensional moldings.
Erfindungsgemäß wird vorteilhafterweise ein Schiebermechanismus zur definierten Dosierung des Partikelmaterials verwendet.According to the invention, a slide mechanism for the defined metering of the particulate material is advantageously used.
In einem Aspekt betrifft die Offenbarung eine Beschichtervorrichtung geeignet für eine 3D-Druckmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung eine Beschichtungswalze und einen Schieber aufweist.In one aspect, the disclosure relates to a coater apparatus suitable for a 3D printing machine, characterized in that the apparatus comprises a coating roller and a slider.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen von 3D-Formteilen, welches die Schritte umfasst: alle für ein 3D-Druckverfahren erforderlichen Schritte, wobei zu Beginn einer Beschichtungsfahrt eine definierte Menge Partikelmaterial vor die Walze gebracht wird und gegebenenfalls weiteres Partikelmaterial während einer Überfahrt zur Beschichtung vor die Walze gebracht wird.In a further aspect, the disclosure relates to a method for producing 3D molded parts, comprising the steps of: all steps required for a 3D printing method, wherein at the beginning of a coating run a defined amount of particulate material is brought before the roller and possibly further particulate material during a Passage is brought to the coating in front of the roller.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass Partikelmaterial ohne es im Wesentlichen zu beeinflussen, in einer definierten Menge schonend vor der Walze (Beschichterwalze) abgelegt werden kann. Dabei kann erfindungsgemäss erreicht werden, dass der Aufbau kompakt ist und nicht unnötig auf die Anlagengröße wirkt. Es werden auch reproduzierbare Verhältnisse erreicht, da die Vorlagemenge von Dosierung zu Dosierung im Wesentlichen gleich ausfällt.One advantage of the invention is that particulate material can be stored in a defined amount gently before the roll (coater roll) without substantially affecting it. It can be achieved according to the invention that the structure is compact and does not unnecessarily affect the size of the system. Reproducible ratios are also achieved because the amount of feed from dosage to dosage is substantially the same.
Erfindungsgemäß wird dazu ein Schiebermechanismus verwendet. Durch eine Befülleinrichtung wird dabei auf einen Schieber eine Pulvermenge (Partikelmaterial) dosiert. Die Menge der Dosierung wird dadurch begrenzt, dass das Pulver aus den Öffnungen der Befülleinrichtung sich auf dem Schieber nur begrenzt senkrecht zur Schwerkraftrichtung ausbreitet.According to the invention, a slider mechanism is used for this purpose. By a filling device while a quantity of powder (particulate material) is metered onto a slider. The amount of dosage is limited by the fact that the powder from the openings of the filling device spreads on the slider only limited perpendicular to the direction of gravity.
Der Beschichter mit dem Schiebermechanismus wird nach dem Befüllvorgang an den Start des Baufeldes gebracht. Jetzt wird der Schieber bewegt. Das Pulver wird von einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schiebers stehenden Wand gehindert, der Bewegung des Schiebers zu folgen, und das Pulver fällt in den sich öffnenden Spalt, den der Schieber freigibt. Führungsbleche können dabei das Pulver vor die Walze leiten und die Bewegung bremsen.The coater with the slide mechanism is brought to the start of the construction field after the filling process. Now the slider is moved. The powder is prevented by a wall perpendicular to the direction of movement of the slider to follow the movement of the slider, and the powder falls into the opening gap which the slider releases. Guide plates can thereby guide the powder in front of the roller and slow the movement.
Der Bewegungsraum des Schiebers und die Höhe des Pulvers durch den Befüllvorgang definieren die Menge des vor die Walze gelangenden Pulvers.The movement space of the slider and the height of the powder through the filling process define the amount of powder reaching the roller.
Die Vorrichtung ermöglicht es, das Pulver ohne Vibrationen oder starke Kompressionen vor die Walze zu bringen. Dabei kann die vorgelegte Menge exakt definiert werden. Der Aufbau ist kompakt und kann mit dem Beschichter mitgeführt werden.The device makes it possible to bring the powder without vibrations or strong compressions in front of the roller. The submitted quantity can be defined exactly. The structure is compact and can be carried along with the coater.
Weitere Aspekten, die jeweils mit der oben beschriebenen Vorrichtung bzw. mit dem oben beschriebenen Verfahren kombiniert werden können, werden im folgenden beschrieben.Other aspects that may be combined with the apparatus described above or with the method described above will be described below.
Die Vorrichtung kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass
der Schieber höhenverstellbar oder/und sein Bewegungsweg einstellbar ist, oder/und
der Schieber mit pneumatischen Mitteln erfolgen kann, oder/und
eine definierte Partikelmaterialmenge dosiert und vor die Beschichterwalze abgegeben werden kann, vorzugsweise mit Dosierschwankungen von kleiner 20%, vorzugsweise kleiner 10%, oder/und
die Vorrichtung eine rotierende Beschichterwalze aufweist, die in einer gegenläufigen Bewegung über das Baufeld geführt werden kann, oder/und
die Vorrichtung mindestens ein Abstreifblech, ein Führungsblech, eine Dichtung, vorzugsweise eine Gummidichtung oder Bürstendichtung, oder/und ein Materialbremsblech aufweist, oder/und
das Abstreifblech, Führungsblech oder/und das Materialbremsblech in ihrer Lage verstellbar sind, oder/und
die Vorrichtung eine Partikelmaterialzufuhr aufweist, oder/und
die Partikelmaterialzufuhr ein Reservoir aufweist.The device may further be characterized in that
the slider height adjustable and / or his movement is adjustable, and / or
the slide can be done by pneumatic means, or / and
a defined amount of particulate material can be metered and dispensed before the coater roll, preferably with Dosierschwankungen of less than 20%, preferably less than 10%, or / and
the device comprises a rotating coater roll which can be guided in an opposite movement over the building field, or / and
the device comprises at least one wiper plate, a guide plate, a seal, preferably a rubber seal or brush seal, and / or a material brake plate, and / or
the stripper plate, guide plate and / or the brake plate material are adjustable in position, and / or
the device has a particulate material supply, and / or
the particulate matter supply comprises a reservoir.
Das Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Walze in einer gegenläufigen Bewegung über das Baufeld geführt wird, oder/und
das aufgebrachte Partikelmaterial geglättet wird, oder/und
überschüssiges Partikelmaterial nach jeder Überfahrt des Beschichters in einen Überschussbehälter verbracht wird, oder/und
ein Overfeed von 10 - 40%, vorzugsweise von 10 - 30%, mehr bevorzugt von 10 - 20%, zusätzlich zum Schichtvolumen verwendet wird.The method may be further characterized in that the roller is guided in an opposite movement over the construction field, and / or
the applied particulate material is smoothed, and / or
Excess particulate material is spent after each crossing of the coater in a surplus container, and / or
an overfeed of 10 - 40%, preferably 10 - 30%, more preferably 10 - 20%, is used in addition to the layer volume.
Ausführungsbeispielembodiment
Im Folgenden wird der Ablauf eines Bauprozesses bei Verwendung eines Erfindungsgemäß ausgeführten Beschichter (
In die Druckmaschine wird ein Baubehälter (
Die noch leere Bauplattform (
Jeder Beschichtungsvorgang wird mit einem Befüllvorgang gestartet. Ein gleichmäßig mit Pulver gefüllter Behälter (
Der Nachfüllbehälter (
Auf dem Schieber breitet sich das Pulver unter den Öffnungen des Nachfüllbehälters (
Die Ausbreitung bestimmt die dosierte Menge (
Der gefüllte Beschichter (
Ist die Startposition erreicht, wird die Füllung des Beschichters (
In einem Ausführungsbeispiel weist die Wand (
Eine andere Ausführung weist hier eine Gummidichtung auf. Diese berührt den Schieber und dichtet bei dessen Bewegung sicher gegen das Pulver ab. Ebenso kann diese Dichtung als Bürste ausgeführt sein oder aus anderen für solche Zwecke bekannten Materialien ausgeführt sein.Another embodiment has here a rubber seal. This touches the slider and seals securely against the powder as it moves. Likewise, this seal may be designed as a brush or executed from other materials known for such purposes.
Das Pulver (
Die Position des Beschichters (
Jetzt beginnt der Beschichtungsvorgang. Die gegenläufige Rotation der Walze (
Durch die gegenläufige Rotation rollt das Pulvermaterial vor der Walze (
Die Glättung der Schicht wird in der Theorie von der Berührlinie des Pulvers mit der Walze definiert. Je nach Lagerspiel und Geometrie wird aber eine gewisse Funktion, im Sinne der Hüllkurve der Bewegung, auf das Baufeld abgebildet.The smoothing of the layer is in theory defined by the contact line of the powder with the roller. Depending on the bearing clearance and geometry, however, a certain function, in the sense of the envelope of the movement, is displayed on the construction field.
Erreicht der Beschichter das Ende des Baufeldes, wird kein Pulver mehr für das Verfüllen der Schicht aus der Menge vor der Walze abgezogen. Der jetzt also verbleibende Überschuss, der Overfeed (
In weiteren Aspekten weist die Vorrichtung bzw. das Verfahren gemäß der Offenbarung einzelne Merkmale wie folgt auf oder eine Kombination davon:
- • Beschichter mit einem Schieber und einer Walze
- • Schieber, dessen Bewegungsweg einstellbar ist
- • Schieber, der höhenverstellbar ist, um die Menge des dosierten Materials zu variieren
- • Beschichter mit einem Abstreifblech
- • Beschichter mit einem Abstreifblech mit einer Dichtung
- • Beschichter mit einem Abstreifblech mit einer Filz-Dichtung
- • Beschichter mit einem Abstreifblech mit einer Gummi-Dichtung
- • Beschichter mit einem Abstreifblech mit einer Bürsten-Dichtung
- • Abstreifblech, dessen Lage verstellbar ist um die dosierte Menge zu variieren
- • Beschichter mit einem Blech zum Abbremsen des fallenden Partikelmaterials
- • Coater with a slider and a roller
- • Slider whose travel is adjustable
- • Slider that is adjustable in height to vary the amount of dosed material
- • Coater with a scraping plate
- • Coater with a scraper plate with a gasket
- • Coater with a scraper plate with a felt seal
- • Coater with a scraper plate with a rubber seal
- • Coater with a scraper plate with a brush seal
- • Scraper plate whose position is adjustable to vary the dosed quantity
- • Coater with a metal sheet for braking the falling particulate matter
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Druckkopfprinthead
- 101101
- Beschichtercoaters
- 102102
- Bauplattformbuilding platform
- 103103
- Bauteilcomponent
- 104104
- Baubehälter / JobboxBuilding container / Jobbox
- 105105
- DruckkopfbahnPrinthead Bahn
- 106106
- BeschichterbahnBeschichterbahn
- 107107
- Schichtenlayers
- 108108
-
Bahn der Bauplattform (
102 )Path of the build platform (102 ) - 109109
- Bindertropfenbinder drops
- 110110
- Pulver zur Verfüllung der SchichtPowder for filling the layer
- 111111
- BaufeldBaufeld
- 112112
- Spalt im Beschichter zum PulveraustrittGap in the coater for powder discharge
- 113113
- Pulvervorrat im BeschichterPowder supply in the coater
- 200200
- Infrarotstrahlerinfrared Heaters
- 300300
- BeschichterwalzeBeschichterwalze
- 301301
- Schichtvolumen zum VerfüllenLayer volume to be filled
- 302302
- OverfeedaufnahmeschachtOverfeed receiving shaft
- 303303
- Overfeedoverfeed
- 400400
- Schieberpusher
- 401401
- NachfüllerRefill
- 402402
- Öffner des NachfüllersOpener of the refill
- 403403
- Dosierte PulvermengeDosed amount of powder
- 404404
- Material vor der WalzeMaterial in front of the roller
- 500500
- Schieberpusher
- 501501
- Gestellframe
- 502502
- Pneumatischer Antriebpneumatic drive
- 503503
- Blechführungsheet guide
- 504504
- Senkrechte AbstreifwandVertical scraper wall
- 505505
- Fallendes PulverFalling powder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0431924 B1 [0002]EP 0431924 B1 [0002]
- US 5387380 [0012]US 5387380 [0012]
- DE 10117875 C1 [0013]DE 10117875 C1 [0013]
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017003662.4A DE102017003662A1 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017003662.4A DE102017003662A1 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017003662A1 true DE102017003662A1 (en) | 2018-10-18 |
Family
ID=63678809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017003662.4A Ceased DE102017003662A1 (en) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102017003662A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109624312A (en) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 厦门艾斯美客科技有限公司 | A kind of line mechanism for stripping |
| CN110239094A (en) * | 2019-06-29 | 2019-09-17 | 内蒙古科峰智能科技有限公司 | Visualize the powder-scraping device of 3D printing |
| CN111873433A (en) * | 2020-06-19 | 2020-11-03 | 深圳摩方新材科技有限公司 | Resin coating 3D printing method and system |
| CN112496351A (en) * | 2021-02-05 | 2021-03-16 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | Powder bed electron beam additive manufacturing equipment and manufacturing method |
| CN119525491A (en) * | 2025-01-23 | 2025-02-28 | 福建中成新材料科技有限公司 | A tungsten steel powder pressing and molding equipment and pressing process |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387380A (en) | 1989-12-08 | 1995-02-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Three-dimensional printing techniques |
| EP0431924B1 (en) | 1989-12-08 | 1996-01-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Three-dimensional printing techniques |
| DE10117875C1 (en) | 2001-04-10 | 2003-01-30 | Generis Gmbh | Method, device for applying fluids and use of such a device |
-
2017
- 2017-04-13 DE DE102017003662.4A patent/DE102017003662A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387380A (en) | 1989-12-08 | 1995-02-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Three-dimensional printing techniques |
| EP0431924B1 (en) | 1989-12-08 | 1996-01-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Three-dimensional printing techniques |
| DE10117875C1 (en) | 2001-04-10 | 2003-01-30 | Generis Gmbh | Method, device for applying fluids and use of such a device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109624312A (en) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 厦门艾斯美客科技有限公司 | A kind of line mechanism for stripping |
| CN110239094A (en) * | 2019-06-29 | 2019-09-17 | 内蒙古科峰智能科技有限公司 | Visualize the powder-scraping device of 3D printing |
| CN111873433A (en) * | 2020-06-19 | 2020-11-03 | 深圳摩方新材科技有限公司 | Resin coating 3D printing method and system |
| CN111873433B (en) * | 2020-06-19 | 2022-04-12 | 深圳摩方新材科技有限公司 | Resin coating 3D printing method and system |
| CN112496351A (en) * | 2021-02-05 | 2021-03-16 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | Powder bed electron beam additive manufacturing equipment and manufacturing method |
| CN112496351B (en) * | 2021-02-05 | 2021-05-11 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | Powder bed electron beam additive manufacturing equipment and manufacturing method |
| CN119525491A (en) * | 2025-01-23 | 2025-02-28 | 福建中成新材料科技有限公司 | A tungsten steel powder pressing and molding equipment and pressing process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1575864B1 (en) | Device for feeding fluids | |
| EP3086919B1 (en) | Device and method for 3d printing methods, with accelerated execution | |
| EP3030403B1 (en) | Coating arrangement for a 3d printer | |
| EP3083207B1 (en) | 3d printing method with rapid drying step | |
| EP2661354B1 (en) | Method for constructing a laminar body comprising at least one position-adjustable body defining the working area | |
| EP2507037B1 (en) | Installation for the layered construction of a shaped body, comprising a coating device cleaner | |
| EP3259117B1 (en) | 3d printer having a coater and a coater-cleaning device | |
| EP2864107A1 (en) | Device for building a multilayer structure with storage container or filling container movable along the dispensing container | |
| DE102017003662A1 (en) | Coating device with slide and method for the production of three-dimensional components | |
| WO2003086726A1 (en) | Method and device for applying fluids | |
| DE102014112469A1 (en) | COATING ARRANGEMENT FOR A 3D PRINTER | |
| WO2011124204A1 (en) | Device and method for producing three-dimensional models | |
| DE102015015353A1 (en) | Method and device for producing three-dimensional components by means of an excess quantity sensor | |
| WO2016030405A1 (en) | 3d printer, 3d printer arrangement and generative production method | |
| DE102017120205A1 (en) | COATING ARRANGEMENT FOR A 3D PRINTER | |
| DE102018006473A1 (en) | Method and device for the production of 3D molded parts by means of layer construction technology by means of a closure device | |
| DE102014010951A1 (en) | Method and device for dosing informal building material in a laminating process | |
| DE102016014349A1 (en) | Dosing device and coater system for powder bed-based additive manufacturing | |
| WO2019166037A1 (en) | Device and method for producing 3d shaped parts by means of improved particulate material dosing unit | |
| WO2022268245A1 (en) | Method and device for producing 3d moldings by layering, using a wedged blade coater | |
| DE102021003545A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING 3D MOLDED PARTS USING LAYER BUILDING TECHNOLOGY AND ADVANTAGEOUS COATER FILLING | |
| DE102023118825A1 (en) | Powder humidifier device and its use in processes for the layer-by-layer construction of molded parts | |
| WO2024217613A1 (en) | Fluid system and method for supplying a fluid to a print head in a 3d printer | |
| WO2024251319A1 (en) | Assembly and method for producing a 3d structure in a 3d printer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEFER & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE |
|
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |