WO2016030375A2 - Beschichteranordnung für einen 3d-drucker - Google Patents

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WO2016030375A2
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particulate
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Rainer Höchsmann
Alexander Müller
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Definitions

  • the present invention relates to a coater arrangement for an SD printer, to a 3D printer having such a coater arrangement and to a method for applying two layers of particulate building material.
  • Particle material is first applied over the entire surface of a construction field to form a layer of non-solidified particulate material.
  • the coated layer of unconsolidated particulate material is selectively solidified in a predetermined portion, for example, by selective printing of treating agent, for example, binder (alternatively to
  • Steps (1) and (2) are repeated to manufacture a desired component.
  • a desired component for example, a construction platform on which the component
  • the coater and the printing device can each be raised by one layer thickness).
  • construction space in which the component (s) can be manufactured can be defined, for example, by a so-called construction box (also called a "job box”.)
  • a construction box also called a "job box”.
  • Such a construction box can have an upwardly open, vertically extending peripheral wall structure (for example formed) of four vertical
  • Baubox which may be rectangular, for example, in plan view.
  • the Baubox can be added a height-adjustable construction platform.
  • the space above the building platform and between the vertical peripheral wall structure can at least co-design the installation space, for example.
  • An upper area of the Construction space can be referred to as a construction field, for example.
  • An example of such a Baubox is described for example in DE 10 2009 056 696 A1.
  • step (1) usually a coater arrangement with a coater (also called “recoater”) is used
  • Coater arrangements for use in a 3-printer with which a particulate building material in the form of a uniform, full-surface layer on the construction field (also called construction or construction area) can be applied.
  • roller for short
  • Coater arrangements with large lengths are difficult / difficult to represent with a roll coater.
  • DE 10117875 C1 discloses a method in which
  • Particle material is deposited in front of the vibrating blade and the particulate material is then applied by means of the vibrating blade, which performs a vibration in the manner of a rotary or pivoting movement, on a region to be coated.
  • coater for example “slot coater”.
  • a coater comprising a container movable, for example, over a building field and defining an internal cavity for receiving particulate building material which opens into an opening for dispensing the particulate building material onto the building field.
  • the coater may be elongated to span, for example, the length or width of a rectangular construction field.
  • the opening can then be formed as a longitudinal slot. The coater can thus be moved horizontally across the building field and thereby particulate Spend the building material out of the opening onto the construction field, in order to apply a uniform, full-surface layer to the construction field.
  • Printhead be used, which applies controlled to a portion of the previously applied building material layer, a treatment agent.
  • Treatment agent contributes to (direct and / or later) solidification of the building material layer in the sub-area. For example, that can
  • Treating agent may be a binder, for example, a binder component of a multi-component binder.
  • a laser may be used to solidify a portion of the previously applied build material layer, in particular by sintering or melting the build material in the portion.
  • the present invention relates to a coater arrangement of the latter type, in short a coater arrangement with a "container coater", for example "slot coater".
  • Such coater arrangements can, for example, be provided with a vibrating device with which the particulate material can be put into vibration in order to influence, in particular to promote, the flow or trickling behavior of the particulate building material or the discharge of the particulate building material out of the opening.
  • a vibration device can, for example, of a
  • Such coater arrangements can, for example, be provided with a labyrinth structure in the interior of the container, which can prevent the building material from flowing / discharging when the coater is at a standstill.
  • Building material can be painted over to compact and / or level the building material.
  • the present invention provides a coater assembly for a 3D printer according to claim 1. Further embodiments of the coater arrangement are described in the dependent claims 2-21. Claim 22 describes an SD printer with a corresponding coater arrangement, and claim 23 describes a method for applying two layers of particulate building material.
  • Coater arrangement can be provided with the by an appropriate adjustment of the inclination angle of the stripping element of a coater the
  • Density of the applied layer of the particulate building material can be adjusted appropriately, which ultimately one or more
  • Properties of the component can be adjusted specifically.
  • Coater arrangement can be provided with the by an adjustment of the inclination angle of the stripping element of a coater different
  • Building material compositions can be reliably applied in uniform layers in / on a construction field applied and / or appropriately compacted, so that ultimately can be processed with the coater arrangement a variety of different building material compositions. According to various embodiments can illustratively a
  • Coater arrangement can be provided, by means of which the degree of compaction within a component to be produced and / or the layer composite to be built up can be selectively varied by varying the inclination angle of the stripping element of a coater to one component with different degrees of compaction zones and / or several components with different Degree of compaction in a construction job.
  • Coater arrangement can be provided, by adjusting or adjusting the inclination angle of the stripping element of a coater during a construction job, a plurality of building material layers of consistent quality and / or compression can be applied so that, for example over a long construction job and / or on a plurality of construction jobs of constant quality and / or compression can be made possible, in particular in a simple and secure manner.
  • Coater arrangement can be provided, with the uniform and appropriately compacted building material layers can be applied in a short time.
  • a suitably appropriate angle of inclination can be set on a journey outward and on a return journey of the coater, so that bidirectional coating is made possible without this having to take place at the expense of the quality of the applied layer.
  • particulate building material can be understood to mean a building material which has at least one type of particulate material (for example sand (granules), for example foundry sand, and / or metal particles and / or plastic particles). Also, several different types of particulate matter may be included in the building material, for example
  • the building material may further comprise at least one liquid component, for example a binder component, for example an activator, and / or a or more solid and / or liquid additives.
  • a binder component for example an activator
  • solid and / or liquid additives for example
  • building material containing a binder component may be selectively printed on a previously applied build material layer by means of a printing device to solidify it in a predetermined range.
  • a printing device for example a casting mold or a casting core, and / or the
  • the building material composition can be defined by the number of components used as well as the respective type and the respective proportion of in the
  • Building material contained components, for example, including a respective particle size (in the case of a solid).
  • a coater arrangement for a 3D printer may include:
  • a coater eg, "container coater”, for example “slit coater” which is horizontally movable across a building field and is adapted to continuously output particulate building material from the opening onto the construction field during this horizontal movement across the construction field
  • a container defining an internal cavity for receiving particulate building material, which opens into an opening for dispensing the particulate building material (for example on / in a construction field or on a construction space)
  • a coating element one of which after formed bottom side (for example, to the construction field or the installation space) and is adapted to sweep over the building material output from the opening with the coating surface, thereby to level and / or compress the discharged particulate material
  • an adjusting device which is set up to variably adjust an inclination angle of the coating surface, in particular to fix it variably and / or to adjust it variably and hold it (in a respective setting)
  • the coater may, for example, be movable in the horizontal direction, for example over a building field.
  • the coater may for this purpose be movable along a linear guide structure, for example by means of a carriage to which the coater is attached.
  • the container may be elongated, with the longitudinal axis extending in the horizontal direction, for example, which is perpendicular to the direction in which the coater is movable.
  • the opening may be formed, for example, as a longitudinal slot whose longitudinal axis extends in the horizontal direction, which is perpendicular to the direction in which the coater is movable, and / or parallel to the longitudinal direction of the container.
  • the container may, for example, taper downwards in cross-section, and may be funnel-shaped in cross-section, for example.
  • the container may be open.
  • a second container may be arranged.
  • the opening or the longitudinal slot can, for example, at a lower
  • End portion of the container are located, i. for example, on a building panel-facing end portion of the coater, and may, for example, be directed downwardly toward the building field.
  • the construction field can be defined, for example, by a construction platform and / or construction box (also called “job box”), via / on or in which a component can be / is constructed by means of an SD printer in a generative production method
  • the drive for the height adjustment can be provided, for example, either directly in the Baubox ("traveling") or, for example, stationary (“fixed system”) in the 3D printer.
  • the Baubox can be moved out of and into the 3D printer, for example via a roller conveyor and / or via its own, into the Baubox integrated travel drive, the Baubox can be formed, for example, as described above, for example, as described in DE 10 2009 056 696 A1.
  • the coating element may for example be formed by the container, for example from a lower side thereof, or may for example be formed as a separate element and attached to the coater, for example on a support structure thereof or on the container, in the case that
  • the coating element may be fixed or movable (for example, pivotable) to the coater.
  • the coating element can be moved by means of a movement, for example pivoting movement, of the coater in order to adjust the angle of inclination of its coating surface.
  • the coating element can be moved directly to adjust the inclination angle of its coating surface.
  • the coating element is arranged, for example, in the direction of travel behind the opening, for example with a slope sloping backwards or an inclination rising in the direction of travel.
  • the angle of inclination can be a sharp angle! For example, an angle of less than or equal to 5 °, for example an angle of less than or equal to 4 °, for example an angle of less than or equal to 3 °, for example an angle of less than or equal to 2 °, for example an angle of less than or equal to 1 °.
  • the coater can, for example, have only one coating element, the coater arrangement being operated unidirectionally.
  • the coater may comprise two coating elements, the coater assembly being bidirectionally operated. In the latter case, the coating elements for
  • Example be arranged on opposite sides de opening (for example in the transverse direction), and the inclination angle of a respective coating element can be variably adjustable, for example by means of the adjusting device.
  • the coating elements can be coplanar with their coating surfaces
  • the coating area of the coating element can, for example, be substantially planar.
  • the coating element may have an elongated shape, which can extend parallel to the longitudinal direction of the container, for example, substantially "the same as along the entire slot is substantially, for example, the coating member as the coating bar, and / or may be formed as a coating blade.
  • the coating element may be made of metal, for example steel.
  • the coating element may, for example, be arranged below the opening, for example in the vertical direction below the opening, for example with (small) vertical distance to the opening.
  • the coating element can be arranged outside or below the container interior, for example outside or below the container. In the horizontal direction that can
  • Coating element for example, be arranged laterally next to the opening.
  • the adjustment device can be moved along the construction field together with the coater.
  • the adjustment device can be set up, for example, to variably set the angle of inclination of the coating surface with respect to a fixed reference plane, for example with respect to a horizontal surface and / or one to a horizontal plane
  • Construction platform parallel surface and / or a parallel to the construction work surface and / or a plane parallel to the last applied layer surface.
  • Inclination angle can be, for example, an acute angle.
  • the adjustment device may comprise an antisurface, with which the inclination angle of the coating surface is variable.
  • a drive is understood to mean, in particular, a non-manual drive.
  • the drive can be set up, for example, to move, for example pivot, the coating element indirectly or directly.
  • the drive can be, for example, a linear drive or a rotary or rotary drive.
  • the drive outputs or generates a translatory movement (this in turn can be used to pivot the closing element and / or the
  • Coater used / converted or outputs a torque over at least a full or less than a full turn.
  • the drive may, for example, be selected from the group consisting of a hydraulic drive, a
  • pneumatic drive an electric drive and combinations thereof.
  • the drive may be, for example
  • the drive can be designed, for example, as an electric drive.
  • the drive can therefore be set up, for example, to hold the coating element and / or the coater in a respective position, for example pivoting position.
  • the apparatus may further comprise a stopper adapted to control a movement generated by the drive (from, for example, the coating member and / or the brush)
  • the stop can be used to set a swiveling range of the coating element and / or of the coater, for example a vertical swiveling range,
  • the end stop may for example be variably adjustable, so that by adjusting the stop of the
  • Inclination angle of the strike surface is adjustable.
  • the stop can be manually or electrically adjustable, for example.
  • the adjustment device may be configured as a pivoting device that is adapted to the painting element (indirectly or directly) to pivot, thereby adjusting the inclination angle of the coating surface.
  • the coating element may for example be pivotable about a fixed pivot axis and / or a foreign or endogenous body
  • Pivot axis and / or a horizontal pivot axis for example, parallel to the coater longitudinal axis and / or perpendicular to the direction of travel of the coater, and / or in a vertical swivel range and / or by means of the drive described above,
  • the pivoting device may be configured to pivot the coater thereby pivoting the coating member and thereby tilting the blade! to set the strike area. So it can, for example, the entire coater to a
  • Body own pivot axis are pivoted to adjust the inclination angle of the coating surface, or the coater can be designed as a pivotable coater.
  • the coater may, for example, be pivotable about a fixed pivot axis and / or a body-own pivot axis and / or a
  • horizontal pivot axis for example, parallel to the coater longitudinal axis and / or perpendicular to the direction of travel of the coater, and / or in a vertical swivel range and / or by means of the drive described above.
  • the coater assembly may further comprise a bearing block on which the coater is pivotally supported, for example at one of its end faces, for play by means of a pivot pin.
  • the bearing block can, for example, together with the
  • Coater can be moved.
  • the coater On its other front side, the coater can be pivotally supported, for example via a further bearing block.
  • the drive described above may for example be mounted on the bearing block, for example between bearing block and coater.
  • the coater arrangement may further comprise a linear guiding structure along which the
  • the coater assembly may further include a control unit (eg, "controller” and / or electronic control unit) that communicates with and is configured with the adjustment device, such as the drive and / or the stop to control the adjustment device such that it the inclination angle
  • a control unit eg, "controller” and / or electronic control unit
  • the adjustment device such as the drive and / or the stop to control the adjustment device such that it the inclination angle
  • control unit adjusts the inclination angle by means of the adjusting device.
  • the inclination angle is set controlled (using the adjusting device), for example, drive-controlled.
  • the controller may be configured to adjust the angle of inclination according to a particulate material composition used / and / or one or more
  • Environmental conditions for example, air humidity and / or
  • Parameter or parameter set (for example comprising a drive parameter and / or pan angle).
  • the at least one particulate material composition and / or the one or more environmental conditions and / or the desired degree of compaction may be, for example, via a
  • control unit be predetermined, for example, via a control panel.
  • the used / used particulate material composition and / or the one or more environmental conditions can be automatically detected, for example, by corresponding sensors and passed on to the control unit.
  • the coater assembly may further include a tilt sensor configured to detect a value representative of the instantaneous angle of inclination Coating surface, for example, the tilt sensor may have one or more Beschieun onlyssensoren. It will be appreciated that another suitable tilt sensor may be used.
  • the tilt sensor may, for example, be attached to the coater, for example to its support structure or to the coater itself
  • the tilt sensor may be in communication with the control unit to pass the sensed value to the control unit.
  • the control unit may be configured to set the inclination angle based on the value detected by the inclination sensor, for example, to set and / or adjust (for example, by controlling or regulating) to an initial value.
  • the control unit can, for example
  • Particulate material composition and / or one or more
  • the coater assembly may further include a density sensor configured to detect a value representative of the density (eg, the degree of compaction of the layer) of an applied layer.
  • the density sensor may, for example, comprise one or more optical sensors directed towards the construction field, which comprise a
  • the density sensor may be attached to the support structure, for example.
  • the density sensor may be in communication with one of the control units described above to pass the sensed value to the control unit.
  • the control unit may be configured to adjust the inclination angle based on the value detected by the density sensor, for example, to readjust it (for example, at a predetermined deviation from one
  • a disturbance may be a change in the build material composition (eg, a change in grain size thereof) and / or a change in one or more environmental conditions.
  • the air humidity and / or temperature may change significantly during a construction job or over multiple construction jobs, and / or a build material composition provided by, for example, a coater hopper feeder unit (eg, including an agitator) , Things can change significantly, which in each case can have an influence on those achieved with a certain angle of inclination
  • Such a variation deviation may be detected by the density sensor, and the control unit may respond accordingly, for example, with a density control or density control. Alternatively or additionally, the control unit may issue a warning and / or interrupt the construction job and / or cancel if by means of the density sensor a
  • the coater may be formed as a bi-directional coater arranged to dispense building material on a one-way journey and a return journey (for example, on each of two consecutive journeys) of the coater, the coater has a coating element on each of two opposite sides of the opening such that particulate building material dispensed from the opening during the outward journey communicates with a first one of the openings
  • Coating elements can be painted over and during the return trip issued from the opening particulate building material with a second of the coating elements can be painted over, and
  • the adjusting device be set up for the outward journey
  • Inclination angle (for example, the position) of the strike surface of the first
  • Coating element for a leveling and / or compression of the output particulate building material and for the return the angle of inclination (for
  • Example the position) of the coating surface of the second coating element for a leveling and / or compression of the dispensed particulate building material set.
  • the adjusting device can thus be set up, for example, during each two consecutive journeys, the angle of inclination of the
  • the coater assembly may include a control unit (for example, a control unit configured as described above) configured to drive the adjuster to make the outward journey
  • Inclination angle (for example, the position) of the strike surface of the first
  • Coating element for a leveling and / or compression of the output particulate building material and for the return the angle of inclination (for
  • Example the position) of the coating surface of the second coating element for a leveling and / or compression of the dispensed particulate building material sets.
  • the adjustment device may be configured to adjust the angle of inclination of the strike surface of the first
  • Adjusted area is adjusted, the angle of the other strike area is adjusted.
  • the adjustment device may be configured to pivot the on-off coater in a first direction to thereby reduce the angle of inclination of the strike surface of the first
  • the coater assembly may include a control unit (eg, a control unit configured as described above) configured to drive the adjustment device to apply the coater to the coater
  • a control unit eg, a control unit configured as described above
  • a 3D printer may include a coater assembly configured as described above.
  • multiple 3D printers may form a 3D printer assembly.
  • the (respective) 3D printer may further include:
  • a treatment agent adapted to print a predetermined portion of a previously applied layer of building material with treating agent (The treating agent dispensed by the printing device contributes to selective solidification and may be, for example, a binder component of a multi-component binder, with another
  • Binder component contained in or added to the building material and or
  • construction platforms and / or construction boxes that define a respective construction field.
  • the printing device can be moved horizontally, for example in a direction perpendicular to the direction in which the at least one coater can be moved.
  • the printing device may, for example, be arranged to serve a plurality of construction fields.
  • the printing apparatus may, for example, additionally be movable in the direction in which the at least one coater can also be moved so that it can descend the building field (s) in meandering fashion, for example in a U-shape.
  • a respective building material layer may be selectively solidified with a laser, for example, sintered (so-called "selective
  • the charging unit may comprise, for example, a mixing vessel with agitator and one or more storage containers, of which a respective
  • Particulate material can be fed into the mixing container.
  • the mixing container can be connected for example via a metering pump with a liquid container, from which a liquid component can be fed into the mixing container.
  • the mixing container may, for example, have an output tray through which the coater can be filled with freshly prepared building material when moved to a filling position.
  • a coater comprising a container having an interior cavity filled with particulate building material and opening in an opening for dispensing the particulate building material, moved in a first direction across a building field to form a first layer during a first travel
  • the particulate building material dispensed from the opening during the first ride having a first coating element, one of which is the building field
  • coated facing surface is swept over to level the output particulate matter with the coating surface and / or compress
  • the coater is moved across the construction field in a second direction (which is opposite to the first, for example) to form a second layer of building material during a second trip,
  • the particulate build material discharged from the opening during the second pass is swept by a second strike element of which a strike surface facing the build field is swept to level and / or compress the dispensed particulate material with the strike surface;
  • the coater is swung in a first direction for the first ride
  • Adjust set particulate building material in particular firmly adjust and / or adjust and maintain there, and
  • the coater is pivoted in a second direction for the second ride
  • Adjust set particulate building material in particular set and / or adjust and hold there,
  • the method described can be part of a generative example
  • the coater in the case of two or more coating elements and panning of the coater, the coater may be deflected in both directions by the same amount and / or the vertical swivel range may be halved from a vertical line ,
  • Figure 1 is a side view of a coater arrangement according to a
  • FIG. 1 a shows an enlarged section of the side view from FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an end face of the coater arrangement of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a further perspective view of the end face of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional perspective view of the coater arrangement of FIG. 1.
  • FIG. 5 shows a cutaway perspective view of the coater arrangement of FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view through the coater arrangement of FIG. 1 at a first longitudinal position.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view through the coater arrangement of FIG. 1 at a second longitudinal position.
  • FIG. 8a shows a further cross-sectional view through the coater arrangement, wherein the closure device is open.
  • FIG. 8b shows a further cross-sectional view through the coater arrangement, wherein the closure device is closed.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view through a closing element for use in a coater arrangement according to the invention, in an opened state of the closing element.
  • FIG. 10 shows a further enlarged section of the side view from FIG. 1.
  • FIG. 11 shows a 3D printer according to an embodiment, wherein FIG
  • Plant housing and the charging unit are omitted.
  • Plant housing and with integrated feed unit Plant housing and with integrated feed unit.
  • Figures 13 and 14 in a plan view and a perspective view from above of an SD printer assembly, with a first and a second 3D printer.
  • FIGS. 15a to 15c show different views of a coater arrangement according to a further embodiment.
  • FIG. 1 shows a side view of a coater arrangement 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the coater arrangement is here exemplified with two coaters 3, 5 configured. It is understood that the coater arrangement 1 can alternatively be equipped only with a coater 3 or with further coaters, the features described below being analogously applicable, i. are not limited to a coater arrangement with two coaters.
  • the coater arrangement 1 shown here has a first coater 3 and a second coater 5.
  • the following is mainly the first one
  • the first coater 3 and the second coater 5 may, for example, be fixedly connected to one another via a base plate 7, so that they can be moved together over a respective building field.
  • the base plate 7 can in turn along a (not shown)
  • Linear guiding structure be moved, which in Figure 1 perpendicular to the
  • first coater 3 can be fastened with its other end face, for example, to a further base plate 9.
  • the base plate 9 can in turn be movable along a further (also not shown) linear guide structure.
  • the second coater 5 can also be fastened on its other end face to a further base plate (not shown).
  • the two coaters 3 and 5 may each be elongated, with the respective longitudinal axis extending perpendicular to the direction of movement. Furthermore, the two coaters 3 and 5 can be arranged one behind the other in the longitudinal direction.
  • FIGS. 2 and 3 each show a perspective view of an end face of the coater arrangement of FIG. 1.
  • the first coater 3 can, for example, be provided with a free end facing away from the second coater 5
  • the coater 3 may, for example, be fastened to the base plate 7 via a further bearing block.
  • the coater 3 may, for example, be mounted pivotably on the respective bearing block 11, for example by means of a pivot pin 12. This allows the coater 3 to pivot about a horizontal pivot axis which runs parallel to the longitudinal axis of the coater 3 in order to move by means of a swiveling device 13 Tilt angle of one or more, on the coater 3
  • the pivoting device 13 is exemplary here with a hydraulic drive 13 a, which is arranged between the bearing block 11 and coater 3, and a
  • the pivot angle of the coater limited to the right and left variable. See also FIG. 1.
  • the coater 3 can be swiveled in a first direction for a first journey ⁇ "outward journey") and in a second direction for a second journey ("return journey").
  • the coating elements 15a and 15b are here exemplarily afford as a prank and can be made for example of steel.
  • the coating elements 15a and 15b may also be referred to as blades.
  • the coating elements 15a and 15b form a downwardly directed coating surface that is substantially planar.
  • Coating elements 15a and 15b may be a desired degree of compaction of the
  • the present coater 3 is exemplarily designed as a bidirectional coater which can coat in both directions, during a return journey and during a return journey, and can appropriately compact the spent particulate material.
  • unidirectional coater arrangement can be configured, in which case one of the blades can be saved.
  • the coater 3 may, for example, comprise a first, lower container 17, an (optional) second, upper container 19 and a carrier structure.
  • the support structure can for example! one or more across
  • the carrier 21 a, 21 b for example, be connected to at least one of its end faces with a connecting plate 21 e.
  • the first and second containers 17, 19 may each have one
  • the first container 17 has a shape tapering downwards in cross-section, for example a funnel shape. At its lower end, the first container 17 has a longitudinal slot (without reference numeral). For example, at its upper end, the first container 17 may be open and communicate with a lower open end of the optional second container 19. For example, the first container 17 may be along the longitudinal direction with one or more
  • Stiffening elements 17c be stiffened.
  • the first container 17 is exemplarily designed as Haittel constituer whose one side wall 17a (here the right side wall) can be acted upon by a croqutteivoriques 23 with a shaking movement to put in the container 17 received particulate building material in vibration.
  • the first container 17 is exemplary here on one side (here on the right side wall 17 a) via the vibrator 23 with the support structure 21 b connected and on the other side (here on the left side wall 17 b) via a
  • Damping device 25 connected to the support structure 21 a See, for example, Figure 6.
  • the vibrating device 23 may, for example, comprise a shaft 23a which is connected via an eccentric 23c to a connecting rod 23b which is connected to the one side of the first container 17.
  • a plurality of connecting rods 23b and / or eccentrics 23c may be provided in the longitudinal direction of the coater
  • the damping device 25 may, for example, a damping element 25 b, which is fixed to the support structure 21 a, and a projection portion 25 a, which is connected to the other side of the first container 17 or formed by this and is supported on the damping element 25 b.
  • a plurality of damping devices 25 can be provided one after the other, ie, the first container can travel along the Coater longitudinal direction to be connected at several points with the support structure.
  • the (optional) second container 19 can exemplarily have a rectangular cross-sectional shape.
  • the second container serves as so-called
  • a distributor element 19a here a distributor screw
  • the second container 19 may be rigidly connected to the support structure and / or be formed / limited by this.
  • the first container 17 and the second container 19 are vibratory motion decoupled from each other.
  • the carrier structure can have, for example, along the coater longitudinal direction on both sides of the container 17 one or more ribs 21 d which are substantially rigid with the carriers 21 a and 21b and to which the coating elements 15a and 15b are fastened by the first container 17 in a vibration-decoupled manner, for example essentially rigidly, for example by using a respective strip 29a or 29b, for example. via a respective intermediate part (without
  • Reference numeral is attached to the rib.
  • an optional first closing element 31a can be arranged, for example. This is exemplarily surrounded at the bottom by an upper side of the first coating element 15a, and is also surrounded on a lateral side by the strip 29a and at the top by the intermediate part (without the reference numeral). In a direction perpendicular to the longitudinal direction of the coater 3 and perpendicular to an imaginary vertical plane through the longitudinal slot, the first shutter 31a is exposed.
  • an optional second closing element 31 b be arranged. This is by way of example downwardly surrounded by an upper side of the second coating element 15b, and is surrounded on a lateral side by the strip 29b and at the top by the intermediate part (without reference sign). In a direction perpendicular to the longitudinal direction of the coater 3 and perpendicular to the imaginary vertical plane through the longitudinal slot, the second closing element 31 b is exposed.
  • the respective closing element 31 a, 31 b may, for example, with the associated coating element and / or the associated bar and / or the associated
  • the two closing elements 31a and 31b which are for example elongated, together form an optional closing device 31, which is adapted to open the opening of the container 17 for dispensing the container
  • closing elements 31 a and 31 b are shown in their respective open state.
  • the first closing element 31a and the second closing element 31b may, for example, have a first or a second hollow body, wherein each of the two hollow bodies has an inner cavity 33 (see FIG. 9), which is bounded by a deformable portion 35, wherein the two hollow bodies are arranged on opposite sides of the opening (see Figure 8a), that the deformable portions facing each other, and wherein each of the two hollow body is adapted to a supplied pressurized fluid under an expansion of the inner cavity at the deformable portion to be deformed outwardly, so that the two deformable portions are movable towards each other and in contact with each other, thereby to close the opening (see Figure 8b).
  • FIG. 9 first or a second hollow body
  • each of the two hollow bodies has an inner cavity 33 (see FIG. 9), which is bounded by a deformable portion 35, wherein the two hollow bodies are arranged on opposite sides of the opening (see Figure 8a), that the deformable portions facing each other, and wherein each of the two hollow body is
  • each of the two closing elements 31a, 31b conceals it partially the opening
  • the at least one closing element 31a, 31b or at least the deformable portion thereof is exemplified here made of a resilient, elastic silicone material and has a sealing surface which is adapted to seal in a closed state of the closure device on a counter surface.
  • the sealing surface is formed on the deformable portion.
  • the mating surface is also formed by a deformable portion.
  • the deformable section 35 may, for example, be inwardly arched with the opening released and may be arched outwardly to close the opening by a pressurized fluid supplied to the hollow body.
  • the closure device 31 may further include a fluid line structure F (dashed line) through which the respective closure member 31a, 31b is in fluid communication with a source of pressurized fluid.
  • a fluid line structure F dashed line
  • the fluid line structure F may, for example, at least in sections as
  • Hose line structure may be formed, for example as
  • the hose line structure may have a first and a second hose line Fa or Fb, wherein the respective
  • Hose line for example, at one end face of the associated closing element 31 a, 31 b may be connected to the same.
  • the source of pressurized fluid here has a compressed air tank P, which is designed as a stationary container by way of example here, and a valve V, which can be mounted, for example, between the compressed air tank P and the closing elements on the fluid line F.
  • the closure device 31 may further include a control unit C configured to selectively close the opening by means of the at least one closure element 31a, 31b.
  • the control unit is exemplary here with the valve V in connection and is adapted to control this for closing the opening such that the Druckfluidquelie feeds pressurized fluid into the at least one hollow body 31 a, so that it is deformed at its deformable portion 35, to thereby close the opening.
  • valve In FIG. 8a, the valve is closed (and consequently the closing device is opened), whereas in FIG. 8b the valve is open (and consequently the valve)
  • Closing device is closed.
  • control unit C may be configured to
  • coating-free journey section for example supply and / or
  • the closing device 31 of the coater 3 to close at least temporarily and / or
  • the deformable sections may be formed, for example, by the above-described, lateral, free section of the respective closing element.
  • Such a formed closing element can according to different
  • Embodiments for example, be referred to as an inflatable sealing element.
  • Embodiment instead of the two closing elements 31 a and 31 b, for example, only one closing element 31 a may be provided, which in the closed state the closing device completely obscured the opening. Further alternatively, the two closing elements 31 a and 31 b, for example, only one closing element 31 a may be provided, which in the closed state the closing device completely obscured the opening. Further alternatively, the two closing elements 31 a and 31 b, for example, only one closing element 31 a may be provided, which in the closed state the closing device completely obscured the opening. Further alternatively, the
  • Closing device for example, have one or more slides.
  • coater arrangement shown in FIG. 1 can have a separate closing device for each of the coater 3 and 5, so that the opening of a respective coater can be independently and selectively closed.
  • the coater whose construction job is completed first can be closed by means of its associated shutter, for example at least until the construction job of the other coater is completed.
  • FIG. 11 shows a 3D printer 100 according to an embodiment of the invention, wherein the plant housing is omitted so that the plant frame 140 can be seen.
  • the coater arrangement 1 described above can be used, for example, in a 3D printer 100.
  • Reference numeral 103 in this context shows a linear guide structure for the at least one coater 3.
  • the 3D printer 100 may include, in addition to the coater assembly 1 (exemplifying first and second coaters 3, 5), a printing device having a printhead 130 configured to receive a predetermined portion of a previously applied layer of processing material to print.
  • the printhead 130 may, for example, be horizontally movable, for example, in a direction perpendicular to the direction in which the at least one coater 3, 5 is movable, for example, along a first printhead linear guide structure 131.
  • the print head 130 can be set up, for example, to serve a plurality of construction fields (here two).
  • the print head 130 may, for example, additionally be movable in the direction in which the at least one coater 3, 5 is movable, so that it can run off the building field or the entire meandering, for example in a U-shape.
  • the print head 130 may, for example, be movable along a second print head linear guide structure 132.
  • a respective building material layer may be used for
  • the 3-D printer 100 may, for example, have one or more building areas B1 and B2 (here exemplarily two), for example from a respective build platform 112 (see FIG / or a respective Baubox 1 10 or 120 are defined, if these are in their building areas B1 and B2 (here exemplarily two), for example from a respective build platform 112 (see FIG / or a respective Baubox 1 10 or 120 are defined, if these are in their
  • Construction position is located within the 3D printer.
  • the respective building platform 1 12 may be adjustable in height, for example, with an associated lifting drive (here by way of example with an installation-fixed lifting drive 1 14).
  • the first building box 110 may, for example, be movable into and out of the 3D printer via a first roller conveyor 16, and the second building box 120 may enter and exit the 3D printer via a second roller conveyor 126, for example be moved out.
  • FIG. 12 shows the 3D printer 100 from FIG. 11, this time with a large part of the system housing 150 and with an integrated coater-loading unit 160.
  • the 3D printer 00 can, for example, also be integrated into the 3D printer.
  • Printer integrated coater-feed unit 160 with the building material freshly prepared and can be fed into the (respective) coater.
  • To recognize are two reservoirs that store a particular particulate material and can feed it dosed into a non-visible mixing container with agitator.
  • a part of the plant housing 150 and the first building box 100 is cut free in FIG. 12 in order to make the construction platform 12 and the stack of construction material layers arranged thereon visible.
  • the coaters 3, 5 are moved backwards in FIG. 12, and the print head 130 is located on the right front.
  • FIG. 12 clearly shows how a first building area B1 or a second building area B2 are formed by the first building box and the second building box in the 3D printer.
  • Reference numeral 170 denotes a common operating station.
  • the reference numerals 1 16 and 126 denote a respective feed device, here exemplarily in the form of a roller conveyor, with which a respective Baubox is moved into its Baubox construction position within the 3D printer.
  • FIGS. 13 and 14 show a plan view and a perspective view from above of a 3D printer arrangement 200 which has a first and a second 3D printer 100 or 100 '.
  • the two 3D printers may, for example, be configured like the 3D printer 100 described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the first and second 3D printers 100, 100 ' may be disposed adjacent to each other such that the
  • Insertion openings for insertion of the construction boxes are opposite.
  • a rail system 210 may extend between the two 3-D printers, along which a common transport device 220 can be moved.
  • the transport device 220 may be accessible from both the first and the second 3D Printer 100, 100 'used to populate the respective 3D printer with one or more building boxes.
  • one or more optional ones may be along the rail system
  • Components for example a Baubox stock 230, in which one or more Bauboxen be kept, and / or a microwave oven 240, which can accommodate a Baubox to a component contained therein (on)
  • an unpacking station 250 where a component contained in the construction box is freed from loose, unconsolidated particulate material and thus "unwrapped", for example, automated, wherein reference numeral 260 designates an optional component supply into the unpacked components (here by way of example casting molds and / or casting cores), which by means of a generative reasoning
  • Manufacturing process using one of the two 3D printers were manufactured can be stored.
  • FIGS. 15a to 15c show various views of a coater arrangement 1 for a 3D printer according to a further embodiment.
  • the coater assembly 1 may include:
  • aligned strike surface is formed and adapted to sweep over the opening material output from the opening with the coating surface, thereby to level and / or compress the discharged particulate material
  • an adjusting device 13 adapted to variably set an inclination angle ⁇ of the (respective) coating surface.
  • the coater arrangement 1 which is embodied here by way of example as a bidirectional coater arrangement, can alternatively be designed, for example, as a unidirectional coater arrangement.
  • the adjusting device 13 may, for example, have a drive 13a with which the angle of inclination ⁇ of the (respective) brushing surface is variable.
  • the drive is exemplary designed as a hydraulic linear drive. It is understood that an alternative drive is also usable.
  • the adjusting device 13 may further include, for example, a
  • Stopping structure having at least one stop 13b, which is adapted to limit a movement generated by the drive 13a (here exemplified coater pivoting movement) to a certain extent, thereby adjusting the inclination angle ⁇ of the (respective) coating surface.
  • the stop 13b can be set variably, so that by adjusting the stop the inclination angle ⁇ of the coating surface is variably adjustable.
  • the stop 13b may be electrically adjustable, for example. It goes without saying that, alternatively, for example, the drive 13a can be set up in order to variably set the inclination angle ⁇ of the (respective) coating surface directly via the drive itself.
  • the adjusting device 13 is exemplarily formed as a pivoting device which is adapted to pivot the coater 3, thereby to pivot the (respective) coating member 15a and thereby adjust the inclination angle ⁇ of the coating surface.
  • the coater 3 according to the present embodiment is thus designed as a pivotable coater.
  • the coater assembly 1 may further comprise at least one bearing block 11 on which the coater 3 is pivotally supported, for example by means of a pivot pin 12.
  • the coater assembly 1 may further include, for example have at least one linear guide structure 103 along which the coater 3 is movable along with the bearing block 11 along the double arrow.
  • the coater arrangement 1 can, for example, be movable over an installation space B 1, which is defined here by way of example by a building box 1 10. It provides itself that the space as an alternative to Beispiet (alone) of a
  • Construction platform can be defined above this.
  • the coater assembly 1 may include an optional closing device 31 for selective, controlled closing of the opening.
  • the at least one coating member 15a, 15b may be formed by, for example, the container, for example, a downwardly projecting portion thereof extending below the opening. It is understood that the at least one coating element 15a, 15b may alternatively be formed by a separate element.
  • the coater assembly 1 may further comprise, for example, a control unit C which communicates with the adjusting device 13, for example with the drive 13a and / or the stopper 13b.
  • the control unit is arranged to control the setting device 13 in such a way that, for leveling and / or compressing the output building material, it adjusts the (respective) inclination angle ⁇ , for example adjusts and / or adjusts to a (respective) initial value Example during a construction job.
  • parameter sets P1 -P15 can be stored in the control unit C, for example, wherein the parameter sets shown here are each characterized by a used particulate material composition and / or one or more
  • the parameter set P1 may represent a first particulate matter composition with which, under certain environmental conditions
  • parameter set P2 may represent the first particulate matter composition having layers with a second desired one under certain environmental conditions
  • parameter set P3 may represent a second particulate matter composition with which at certain environmental conditions
  • a user can, for example, at an operator station for the
  • Particulate material composition and / or the one or more
  • control unit C can then the (respective) inclination angle ⁇ in accordance with
  • control unit C may be optionally supplied, for example, with a current / actual inclination angle .alpha. Detected by a tilt sensor (not shown). The control unit may be further configured to adjust the inclination angle ⁇ based on that of the
  • Tilt sensor detected value for example, at least initially (for example, by controlling and / or rules). This can be an accurate
  • the tilt angle sensor may include, for example, one or more acceleration sensors.
  • an inclination angle sensor Sa is attached to the support structure by way of example. It is understood, however, that the inclination angle sensor Sa can also be embodied differently and / or placed at another location, for example at the coating element itself.
  • the control unit C can optionally have an instantaneous density value p be supplied (the density or the
  • control unit can also be set up to detect the angle of inclination ⁇ based on that detected by the density sensor Set value, for example, adjust (for example, by taxes and / or rules).
  • adjust for example, by taxes and / or rules.
  • Grain of a building material mixture is present a modified degree of compaction, so that possibly a defective component is manufactured.
  • the controller can then issue a warning and / or interrupt the job and / or perform a density control or density control, for example by
  • the density sensor may, for example, one or more optical
  • Density sensor Sa can also be designed differently and / or can be placed in another location, for example on the coating element or on the
  • the density sensor and the inclination angle sensor may be provided in common or, for example, only one of the two sensors may be provided. In a simple embodiment, neither of the two sensors can be provided. In this case, for example, a respective parameter set may have only one drive parameter, for example a rotation angle of a rotary drive. It should be noted that one or more of the parameter sets may also cause a deliberate variation in the degree of compaction during a construction job, for example, to manufacture a component having different strength zones.
  • the coater 3 may be formed as a bidirectional coater configured to dispense building material on a way out and a return journey of the coater, the
  • Coater 3 on each of two opposite sides of the opening has a coating member 15a, 15b, so that during the outward journey (Figure 15c) issued from the opening particulate building material with a first Coating element 15a can be painted over and during the return journey (Figure 15b) issued from the opening particulate building material with a second
  • Coating element 15b can be painted over, and wherein the adjusting device 13th
  • the setting device 13 is controlled by the control unit C such that it pivots the coater 3 for the outward journey in a first direction (in this case to the left), in order thereby to adjust the angle of inclination ⁇ of the strike surface of the first
  • a coater 3 having a container 17 having an inner cavity filled with particulate building material PM and in an opening to the Dispensing of the particulate building material discharges to be moved in a first direction across a construction field to a first layer during a first trip
  • the particle-shaped building material discharged from the opening during the second drive is swept over by a second coating element 15b, from which a coating surface facing the construction field is swept over
  • the first-run coaters 3 are pivoted in a first direction to thereby adjust the inclination angle ⁇ of the strike surface of the first one
  • the coater 3 for the second drive are pivoted in a second direction, thereby the inclination angle ⁇ of the strike surface of the second
  • Figures 16a to 16d show coater arrangements according to various embodiments.
  • a coater assembly 1 may comprise, for example, a "container coater” 3 (for example, "slot coater”) having one or more coating members 15a, 15b.
  • the coater assembly 1 further includes an adjustment device 13 adapted to variably set an inclination angle of the (respective) coating surface.
  • the adjusting device 13 here by way of example has a linear drive 13a (for example hydraulic linear drive) and a stop structure with at least one stop 13b. The stop 13b and thus the
  • Tilt angle can be adjusted manually or via an electric drive.
  • FIG. 16b shows a coater arrangement according to a further embodiment.
  • a coater assembly 1 for Example a "container coater” 3 (for example, “slot coater") having one or more coating elements 15a, 15b.
  • the term “container coater” 3 for example, “slot coater” having one or more coating elements 15a, 15b.
  • Coater assembly 1 further comprises an adjustment device 13 which is adapted to variably set an inclination angle of the (respective) coating surface.
  • the adjusting device 13 here by way of example has a pivot drive which outputs a torque, and a stop structure with at least one stop 13b. The stop 13b and thus the angle of inclination can be adjusted manually or via an electric drive.
  • FIG. 16c shows a coater arrangement according to a further embodiment.
  • a coater assembly 1 may comprise, for example, a "container coater" 3 (for example, "slot coater") having one or more coating members 15a, 15b.
  • Coater assembly 1 further comprises an adjustment device 13 which is arranged to variably set an inclination angle of the (respective) coating surface.
  • the adjusting device 13 here exemplifies a linear drive 13a (for
  • Example electric linear drive on.
  • An abutment structure is not required according to this embodiment.
  • the inclination angle may be determined according to this
  • Embodiment can be set directly via the drive 13a.
  • FIG. 16d shows a coater arrangement according to another embodiment.
  • a coater assembly 1 may comprise, for example, a "container coater” 3 (eg, "slot coater") having one or more coating members 15a, 15b.
  • a "container coater” 3 eg, "slot coater” having one or more coating members 15a, 15b.
  • Coater assembly 1 further comprises an adjustment device 13 which is arranged to variably set an inclination angle of the (respective) coating surface.
  • the adjusting device 3 has a pivoting drive 13a (for example, electric pivoting drive).
  • An abutment structure is not required according to this embodiment. The angle of inclination may be in accordance with this
  • Coater 3 for example, be designed as a pivotable coater.
  • the coater 3 for example, on at least one of its end faces pivotally mounted on a bracket 1 1, for example using a pivot pin 12,
  • the adjusting device 13 may be formed, for example, as a pivoting device adapted to pivot the coater 3 to thereby pivot the at least one coating element 15a and thereby adjust the angle of inclination of the coating surface
  • the coater assembly 1 may have a linear guide structure (not shown) along which the coater 3 and / or the pedestal 11 are movable, for example, from left to right in FIGS. 16-16d.
  • the coater assembly 1 may further comprise a control unit as described in the claims.

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Abstract

Offenbart ist eine Beschichteranordnung 1 für einen 3D-Drucker, die einen Beschichter 3 aufweist, der einen Behälter 17, der einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, und ein Streichelement 15a hat, von dem eine nach unten ausgerichtete Streichfläche ausgebildet ist und das eingerichtet ist, um aus der Öffnung ausgegebenes Baumaterial mit der Streichfläche zu überstreichen, um dadurch das ausgegebene Partikelmaterial zu nivellieren und/oder zu verdichten. Die Beschichteranordnung 1 weist ferner eine Einstellvorrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der Streichfläche 15a variabel einzustellen.

Description

BESCHICHTERANORDNUNG FÜR EINEN 3D-DRUCKER
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichteranordnung für einen SD-Drucker, einen 3D-Drucker mit solch einer Beschichteranordnung sowie ein Verfahren zum Aufbringen zweier Schichten aus partikelförmigem Baumaterial.
Es sind verschiedene generative Fertigungsverfahren (und folglich verschiedene
Arten von 3D-Druckern) bekannt, Einige generative Fertigungsverfahren haben die folgenden Schritte gemeinsam:
(1) Es wird zunächst Partikelmaterial vollflächig auf ein Baufeld aufgebracht, um eine Schicht aus nicht-verfestigtem Partikelmaterial zu bilden.
(2) Die aufgebrachte Schicht aus nicht-verfestigtem Partikelmaterial wird in einem vorbestimmten Teilbereich selektiv verfestigt, zum Beispiel durch selektives Aufdrucken von Behandlungsmittel, zum Beispiel Bindemittel, (alternativ zum
Beispiel durch Lasersintern).
(3) Die Schritte (1) und (2) werden wiederholt, um ein gewünschtes Bauteil zu fertigen. Hierzu kann zum Beispiel eine Bauplattform, auf der das Bauteil
schichtweise aufgebaut wird, jeweils um eine Schichtdicke abgesenkt werden, bevor eine neue Schicht vollflächig aufgetragen wird (alternativ können zum Beispiel der Beschichter und die Druckvorrichtung jeweils um eine Schichtdicke angehoben werden).
(4) Schließlich kann das gefertigte Bauteil, das von losem, nicht-verfestigtem Partikelmaterial gestützt und umgeben ist, entpackt werden.
Der Bauraum, in dem das oder die Bauteile gefertigt werden, kann zum Beispiel von einer sogenannten Baubox (auch„Jobbox" genannt) definiert sein. Eine solche Baubox kann eine nach oben hin offene, sich in vertikaler Richtung erstreckende Umfangswandstruktur haben (zum Beispiel gebildet von vier vertikalen
Seitenwänden), die zum Beispiel in der Draufsicht rechteckig ausgebildet sein kann. In der Baubox kann eine höhenverstellbare Bauplattform aufgenommen sein. Der Raum über der Bauplattform und zwischen der vertikalen Umfangswandstruktur kann dabei den Bauraum zum Beispiel zumindest mitausbilden. Ein oberer Bereich des Bauraums kann zum Beispiel als Baufeld bezeichnet werden. Ein Beispiel für eine solche Baubox ist zum Beispiel in DE 10 2009 056 696 A1 beschrieben.
In dem obigen Schritt (1 ) kommt in der Regel eine Beschichteranordnung mit einem Beschichter (auch„Recoater" genannt) zum Einsatz. Es sind unterschiedliche
Beschichteranordnungen zur Verwendung in einem 3-Drucker bekannt, mit denen ein partikelförmiges Baumaterial in Form einer gleichmäßigen, vollflächigen Schicht auf das Baufeld (auch Baufläche oder Baubereich genannt) aufgebracht werden kann.
Eine Art von Beschichteranordnung verwendet eine Walze (kurz„Walzen- Beschichter"), vor der zunächst eine Menge an partikelförmigem Baumaterial abgelegt wird und die anschließend horizontal über das Baufeld hinweg verfahren wird, um das partikelförmige Baumaterial in Form einer gleichmäßigen Schicht auf das Baufeld aufzubringen. Die Walze kann dabei in Gegenlaufrichtung rotiert werden. Beschichteranordnungen mit großen Längen sind mit einem Walzen- Beschichter schlecht/schwierig darzustellen.
Eine ähnliche Art von Beschichteranordnung verwendet eine Schwingklinge anstelle einer Walze. So offenbart die DE 10117875 C1 ein Verfahren, bei dem
Partikelmaterial vor der Schwingklinge abgelegt wird und das Partikelmaterial anschließend mittels der Schwingklinge, welche eine Schwingung nach Art einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung ausführt, auf einen zu beschichtenden Bereich aufgetragen wird.
Eine andere Art von Beschichteranordnung (sogenannte Beschichteranordnung mit „Behälter-Beschichter", zum Beispiel„Schlitz-Beschichter") verwendet einen
Beschichter mit einem Behälter, der zum Beispiel über ein Baufeld hinweg verfahrbar ist und einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials auf das Baufeld mündet. Der Beschichter kann langgestreckt sein, um zum Beispiel die Länge oder Breite eines rechteckigen Baufelds zu überspannen bzw. abzudecken. Die Öffnung kann dann als Längsschlitz ausgebildet sein. Der Beschichter kann also horizontal über das Baufeld hinweg verfahren werden und dabei partikelförmiges Baumaterial aus der Öffnung heraus auf das Baufeld ausgeben, um dadurch eine gleichmäßige, vollflächige Schicht auf das Baufeld aufzubringen.
In dem obigen Schrift (2) kann zum Beispiel eine Druckvorrichtung mit einem
Druckkopf zum Einsatz kommen, der auf einen Teilbereich der zuvor aufgebrachten Baumaterial-Schicht gesteuert ein Behandlungsmittel aufbringt. Das
Behandlungsmittel trägt zu einer (unmittelbaren und/oder späteren) Verfestigung der Baumaterial-Schicht in dem Teilbereich bei. Zum Beispiel kann das
Behandlungsmittel ein Bindemittel sein, zum Beispiel eine Bindemittel-Komponente eines Mehrkomponenten-Bindemittels.
Alternativ kann in dem obigen Schritt (2) zum Beispiel ein Laser eingesetzt werden, um einen Teilbereich der zuvor aufgebrachten Baumaterial-Schicht zu verfestigen, insbesondere durch Sintern oder Schmelzen des Baumaterials in dem Teilbereich.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichteranordnung der zweitgenannten Art, kurz eine Beschichteranordnung mit einem„Behälter-Beschichter", zum Beispiel „Schlitz-Beschichter". Solche Beschichteranordnungen können zum Beispiel mit einer Vibrationsvorrichtung versehen sein, mit welcher das Partikelmaterial in Vibration versetzbar ist, um das Fließ- bzw. Rieselverhalten des partikelförmigen Baumaterials bzw. den Austrag des partikelförmigen Baumaterials aus der Öffnung zu beeinflussen, insbesondere zu fördern. Eine solche Vibrationsvorrichtung kann zum Beispiel von einer
Rüttelvorrichtung gebildet sein, mit der zumindest ein Wandabschnitt des Behälters in Vibration versetzt bzw. mit einer Rüttelbeweg ung beaufschlagt werden kann, um den Austrag des partikelförmigen Baumaterials zu beeinflussen.
Ferner können solche Beschichteranordnungen zum Beispiel mit einer Labyrinth- Struktur im Innern des Behälters versehen sein, welche ein Ausfließen/Austreten des Baumaterials im Stillstand des Beschichters verhindern kann.
Ferner können solche Beschichteranordnungen zum Beispiel mit einem
Streichelement versehen sein, mit welchem auf das Baufeld aufgebrachtes Baumaterial überstrichen werden kann, um das Baumaterial zu verdichten und/oder zu nivellieren.
Ein Beispiel für eine Beschichteranordnung mit einem„Schlitz-Beschichter" ist aus der DE 10 2009 056 689 A1 bekannt. Siehe dort zum Beispiel die Figuren 17-20.
Es kann als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Beschichteranordnung für einen 3D-Drucker mit einem„Behälter-Beschichter" bereitzustellen, die einen erweiterten Anwendungsbereich hat.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Beschichteranordnung für einen 3D-Drucker nach Anspruch 1 bereit. Weitere Ausgestaltungen der Beschichteranordnung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-21 beschrieben. Anspruch 22 beschreibt einen SD- Drucker mit einer entsprechenden Beschichteranordnung, und Anspruch 23 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen zweier Schichten aus partikelförmigem Baumaterial.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich eine
Beschichteranordnung bereitgestellt werden, mit der durch eine zweckmäßige Einstellung des Neigungswinkels des Abstreifelements eines Beschichters der
Verdichtungsgrad der aufgebrachten Schicht aus dem partikelförmigen Baumaterial zweckmäßig eingestellt werden kann, wodurch letztendlich ein oder mehrere
Eigenschaften des Bauteils, wie zum Beispiel eines Gießkems und/oder einer Gussform, gezielt eingestellt werden können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich eine
Beschichteranordnung bereitgestellt werden, mit der durch eine Verstellung des Neigungswinkels des Abstreifelements eines Beschichters unterschiedliche
Baumaterial-Zusammensetzungen zuverlässig in gleichmäßigen Schichten in/auf ein Baufeld aufbringbar und/oder zweckmäßig verdichtet werden können, so dass letztendlich mit der Beschichteranordnung eine Vielzahl von unterschiedlichen Baumaterial-Zusammensetzungen verarbeitet werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich eine
Beschichteranordnung bereitgestellt werden, mit der durch eine Variation des Neigungswinkels des Abstreifelements eines Beschichters während eines Baujobs der Verdichtungsgrad innerhalb eines herzustellenden Bauteils und/oder dem aufzubauenden Schichtenverbund gezielt variiert werden kann, um ein Bauteil mit unterschiedlichen Verdichtungsgrad-Zonen und/oder mehrere Bauteile mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad in einem Baujob herzustellen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich eine
Beschichteranordnung bereitgestellt werden, mit der durch eine Verstellung bzw. ein Nachstellen des Neigungswinkels des Abstreifelements eines Beschichters während eines Baujobs eine Vielzahl von Baumaterialschichten von gleichbleibender Qualität und/oder Verdichtung aufgebracht werden können, so dass zum Beispiel über einen langen Baujob hinweg und/oder über eine Mehrzahl von Baujobs hinweg eine konstante Qualität und/oder Verdichtung ermöglicht werden kann, insbesondere auf einfache und sichere Weise.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann anschaulich eine
Beschichteranordnung bereitgestellt werden, mit der gleichmäßige und zweckmäßig verdichtete Baumaterialschichten in kurzer Zeit aufgebracht werden können.
Anschaulich kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einer Hinfahrt und auf einer Rückfahrt des Beschichters ein jeweils zweckmäßiger Neigungswinkel eingestellt werden, so dass ein bidirektionales Beschichten ermöglicht wird, ohne dass dies auf Kosten der Qualität der aufgebrachten Schicht erfolgen müsste.
Unter partikelförmigem Baumaterial kann im Sinne dieser Anmeldung dabei ein Baumaterial verstanden werden, welches zumindest eine Art von Partikelmaterial (zum Beispiel Sand(körner), zum Beispiel Gießereisand, und/oder Metallpartikel und/oder Kunststoffpartikel) aufweist. Es können auch mehrere unterschiedliche Arten von Partikelmaterial in dem Baumaterial enthalten sein, zum Beispiel ein
Gemisch aus neuem Sand und recyceltem Sand oder ein Gemisch aus feinem Sand und grobem Sand oder ein Gemisch aus zwei unterschiedlichen Sandtypen. Das Baumaterial kann ferner zumindest eine flüssige Komponente aufweisen, zum Beispiel eine Bindemittel-Komponente, zum Beispiel einen Aktivator, und/oder einen oder mehrere feste und/oder flüssige Zuschlagstoffe. In dem Fall, dass das
Baumaterial eine Bindemittel-Komponente enthält, kann zum Beispiel eine weitere Bindemittel-Komponente, zum Beispiel Furanharz, mittels einer Druckvorrichtung selektiv auf eine zuvor aufgebrachte Baumaterial-Schicht aufgedruckt werden, um diese in einem vorbestimmten Bereich zu verfestigen. Je nach herzustellendem Bauteil, zum Beispiel eine Gussform oder ein Gießkern, und/oder dem
Verwendungszweck des jeweiligen Bauteils kann eine speziell dafür zubereitete Baumaterial-Zusammensetzung eingesetzt werden. Die Baumaterial- Zusammensetzung kann dabei definiert werden durch die Anzahl an eingesetzten Komponenten sowie die jeweilige Art und den jeweiligen Anteil der in dem
Baumaterial(gemisch) enthaltenen Komponenten, zum Beispiel einschließlich einer jeweiligen Partikelgröße (in dem Fall eines Feststoffes).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichteranordnung für einen 3D-Drucker aufweisen:
einen Beschichter (zum Beispiel„Behälter-Beschichter", zum Beispiel„Schlitz- Beschichter", der horizontal über ein Baufeld hinweg verfahrbar ist und eingerichtet ist, um während dieser Horizontalbewegung über das Baufeld partikelförmiges Baumaterial kontinuierlich aus der Öffnung heraus auf das Baufeld auszugeben) mit einem Behälter, der einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet (zum Beispiel auf /in ein Baufeld bzw. auf/in einen Bauraum), und einem Streichelement, von dem eine nach unten (zum Beispiel zu dem Baufeld bzw. dem Bauraum hin) ausgerichtete Streichfläche ausgebildet ist und das eingerichtet ist, um aus der Öffnung ausgegebenes Baumaterial mit der Streichfläche zu überstreichen, um dadurch das ausgegebene Partikelmaterial zu nivellieren und/oder zu verdichten, und
eine Einstellvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der Streichfläche variabel einzustellen, insbesondere variabel fest einzustellen und/oder variabel einzustellen und (in einer jeweiligen Einstellung) zu halten/fixieren (zum
Beispiel für zumindest einen wesentlichen oder überwiegenden Teil einer Fahrt über ein Baufeld hinweg oder während einer gesamten Fahrt über ein Baufeld hinweg). Der Beschichter kann zum Beispiel in horizontaler Richtung verfahrbar sein, zum Beispiel über ein Baufeld hinweg. Zum Beispiel kann der Beschichter hierzu entlang einer Linearführungsstruktur verfahrbar sein, zum Beispiel mittels eines Schlittens, an dem der Beschichter befestigt ist.
Der Behälter kann zum Beispiel länglich ausgebildet sein, wobei sich die Längsachse zum Beispiel in der horizontalen Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Richtung ist, in der der Beschichter verfahrbar ist. Die Öffnung kann dabei zum Beispiel als Längsschlitz ausgebildet sein, dessen Längsachse sich in der horizontalen Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Richtung ist, in der der Beschichter verfahrbar ist, und/oder parallel ist zu der Längsrichtung des Behälters.
Der Behälter kann sich im Querschnitt zum Beispiel nach unten hin verjüngen, und kann im Querschnitt zum Beispiel trichterförmig ausgebildet sein.
Nach oben hin kann der Behälter zum Beispiel offen sein. Oberhalb des Behälters kann zum Beispiel ein zweiter Behälter angeordnet sein.
Die Öffnung bzw. der Längsschlitz kann sich zum Beispiel an einem unteren
Endabschnitt des Behälters befinden, d.h. zum Beispiel an einem dem Baufeld zugewandten Endabschnitt des Beschichters, und kann zum Beispiel nach unten zu dem Baufeld hin ausgerichtet sein.
Das Baufeld kann zum Beispiel von einer Bauplattform und/oder Baubox (auch „Jobbox" genannt) definiert werden, über/auf bzw. in der ein Bauteil mittels eines SD- Druckers in einem generativen Herstellungsverfahren aufgebaut wird/werden kann. Die Baubox kann zum Beispiel eine höhenverstellbare Bauplattform aufnehmen, die während des generativen Herstellungsverfahrens (bzw. während eines sogenannten „Baujobs") schrittweise abgesenkt wird. Der Antrieb für die Höhenverstellung kann zum Beispiel entweder direkt in die Baubox („mitfahrend") oder zum Beispiel stationär („anlagenfest") in dem 3D-Drucker vorgesehen sein. Die Baubox kann zum Beispiel aus dem 3D-Drucker heraus und in diesen hinein verfahrbar sein, zum Beispiel über eine Rollenbahn und/oder über einen eigenen, in die Baubox integrierten Fahrantrieb, Die Baubox kann zum Beispiel wie eingangs beschrieben ausgebildet sein, zum Beispiel wie in DE 10 2009 056 696 A1 beschrieben.
Die im Folgenden gemachten Angaben gelten sowohl für ein Streicheiement als auch für zwei oder mehr Streichelemente, also ein jeweiliges Streichelement.
Das Streicheiement kann zum Beispiel von dem Behälter mitausgebildet sein, zum Beispiel von einer Unterseite desselben, oder kann zum Beispiel als separates Element ausgebildet und an dem Beschichter angebracht sein, zum Beispiel an einer Trägerstruktur desselben oder an dem Behälter, In dem Fall, dass das
Streicheiement als separates Element an dem Beschichter angebracht ist, kann das Streicheiement zum Beispiel fest oder bewegbar {zum Beispiel schwenkbar) an dem Beschichter angebracht sein. In dem ersten Fall kann das Streichelement über eine Bewegung, zum Beispiel Schwenkbewegung, des Beschichters bewegt werden, um den Neigungswinkel seiner Streichfläche einzustellen. In dem zweiten Fall kann das Streichelement direkt bzw. selbst bewegt werden, um den Neigungswinkel seiner Streichfläche einzustellen.
Zum Nivellieren und/oder Verdichten von Baumaterial ist das Streichelement zum Beispiel in Fahrtrichtung hinter der Öffnung angeordnet, zum Beispiel mit einer nach hinten hin abfallenden Neigung bzw. einer in Fahrtrichtung ansteigenden Neigung. Der Neigungswinkel kann zum Beispiel ein spitzer Winke! sein, zum Beispiel ein Winkel von kleiner gleich 5°, zum Beispiel ein Winkel von kleiner gleich 4°, zum Beispiel ein Winkel von kleiner gleich 3°, zum Beispiel ein Winkel von kleiner gleich 2°, zum Beispiel ein Winkel von kleiner gleich 1 °.
Der Beschichter kann zum Beispiel nur ein Streichelement aufweisen, wobei die Beschichteranordnung unidirektional betrieben wird. Der Beschichter kann zum Beispiel zwei Streichelemente aufweisen, wobei die Beschichteranordnung bidirektional betrieben wird. In letzterem Fall können die Streichelemente zum
Beispiel auf gegenüberliegenden Seiten de Öffnung angeordnet sein (zum Beispiel in Querrichtung), und der Neigungswinkel eines jeweiligen Streichelements kann zum Beispiel mittels der Einstellvorrichtung variabel einstellbar sein. In letzterem Fall können die Streichelemente mit ihren Streichflächen zum Beispiel koplanar
angeordnet sein.
Die Streichfläche des Streichelements kann zum Beispiel im Wesentlich planar ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Streichelement eine langgestreckte Form haben, die sich zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Behälters erstrecken kann» zum Beispiel im Wesentlichen entlang des gesamten Schlitzes desselben, Zum Beispiel kann das Streichelement als Streichleiste und/oder als Streichklinge ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Streichelement aus Metall, zum Beispiel Stahl, hergestellt sein.
Das Streichelement kann zum Beispiel unterhalb der Öffnung angeordnet sein, zum Beispiel in vertikaler Richtung unterhalb der Öffnung, zum Beispiel mit (geringem) vertikalem Abstand zu der Öffnung. Mit anderen Worten kann das Streichelement außerhalb bzw. unterhalb des Behälter-Innenraums angeordnet sein, zum Beispiel außerhalb bzw. unterhalb des Behälters. In horizontaler Richtung kann das
Streichelement zum Beispiel seitlich neben der Öffnung angeordnet sein.
Die Einstellvorrichtung kann zum Beispiel zusammen mit dem Beschichter über das Baufeld hinweg verfahrbar sein.
Die Einstellvorrichtung kann zum Beispiel eingerichtet sein, um den Neigungswinkel der Streichfläche gegenüber einer ortsfesten Bezugsebene variabel einzustellen, zum Beispiel gegenüber einer horizontalen Fläche und/oder einer zu einer
Bauplattform parallelen Fläche und/oder einer zu dem Baufeid parallelen Fläche und/oder einer zu der zuletzt aufgebrachten Schicht parallelen Fläche. Der
Neigungswinkel kann zum Beispiel ein spitzer Winkel sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Einstellvorrichtung zum Beispiel einen Antneb aufweisen, mit dem der Neigungswinkel der Streichfläche veränderbar ist. Unter Antrieb wird dabei insbesondere ein nicht-manueller Antrieb verstanden, Der Antrieb kann zum Beispiel eingerichtet sein, um das Streichelement mittelbar oder unmittelbar zu bewegen, zum Beispiel zu schwenken. Gemäß verschiedenen Ausfü ru gsformen kann der Antrieb zum Beispiel ein Linearantrieb oder ein Dreh- oder Schwenkantrieb sein. Mit anderen Worten gibt der Antrieb zum Beispiel eine translatorische Bewegung aus bzw. erzeugt eine solche (diese kann wiederum zum Schwenken des Schließelements und/oder des
Beschichters genutzt/umgewandelt werden), oder gibt ein Drehmoment über mindestens eine volle bzw. über weniger als eine volle Umdrehung aus.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Antrieb zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem hydraulischen Antrieb, einem
pneumatischen Antrieb, einem elektrischen Antrieb und Kombinationen davon besteht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Antrieb zum Beispiel
eingerichtet sein, um den Neigungswinkel der Streichfläche unmittelbar über den Antrieb selbst variabel einzustellen. Dabei kann der Antrieb zum Beispiel als elektrischer Antrieb ausgebildet sein. Der Antrieb kann also zum Beispiel eingerichtet sein, um das Streichelement und/oder den Beschichter in einer jeweiligen Position, zum Beispiel Schwenkposition, zu halten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Etnstelivorrichtung zum Beispiel ferner einen Anschlag aufweisen, der eingerichtet ist, um eine von dem Antrieb erzeugte Bewegung (von zum Beispiel dem Streichelement und/oder dem
Beschichter) auf ein bestimmtes Ausmaß zu begrenzen, um hierdurch den
Neigungswinkel der Streichfläche einzustellen. Zum Beispiel kann mit dem Anschlag ein Schwenkbereich des Streichelements und/oder des Beschichters eingestellt werden, zum Beispiel ein vertikaler Schwenkbereich,
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Endanschlag zum Beispiel variabel einstellbar sein, so dass durch ein Verstellen des Anschlags der
Neigungswinkel der Streichfläche einstellbar ist. Der Anschlag kann dabei zum Beispiel manuell oder elektrisch verstellbar sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Einstellvorrichtung zum Beispiel als Schwenkvorrichtung ausgebildet sein, die eingerichtet ist, um das Streichelement (mittelbar oder unmittelbar) zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche einzustellen. Das Streichelement kann zum Beispiel schwenkbar sein um eine feste Schwenkachse und/oder eine körperfremde oder körpereigene
Schwenkachse und/oder eine horizontale Schwenkachse, die zum Beispiel parallel ist zu der Beschichter-Längsachse und/oder senkrecht zu der Verfahr-Richtung des Beschichters, und/oder in einem vertikalen Schwenkbereich und/oder mittels des oben beschriebenen Antriebs,
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schwenkvorrichtung zum Beispiel eingerichtet sein, um den Beschichter zu schwenken, um dadurch das Streichelement zu schwenken und hierdurch den Neigungswinke! der Streichfläche einzustellen. Es kann also zum Beispiel der gesamte Beschichter um eine
körpereigene Schwenkachse geschwenkt werden, um den Neigungswinkel der Streichfläche einzustellen, bzw. der Beschichter kann als schwenkbarer Beschichter ausgebildet sein. Der Beschichter kann zum Beispiel schwenkbar sein um eine feste Schwenkachse und/oder eine körpereigene Schwenkachse und/oder eine
horizontale Schwenkachse, die zum Beispiel parallel ist zu der Beschichter- Längsachse und/oder senkrecht zu der Verfahr-Richtung des Beschichters, und/oder in einem vertikalen Schwenkbereich und/oder mittels des oben beschriebenen Antriebs.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung zum Beispiel ferner einen Lagerbock aufweisen, an dem der Beschichter schwenkbar abgestützt ist, zum Beispiel an einer seiner Stirnseiten, zum Betspiel mittels eines Schwenkzapfens. Der Lagerbock kann zum Beispiel gemeinsam mit dem
Beschichter verfahrbar sein. An seiner anderen Stirnseite kann der Beschichter zum Beispiel über einen weiteren Lagerbock schwenkbar abgestützt sein. Der oben beschriebene Antrieb kann zum Beispiel an dem Lagerbock montiert sein, zum Beispiel zwischen Lagerbock und Beschichter.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung zum Beispiel ferner eine ünearführungsstruktur aufweisen, entlang welcher der
Lagerbock verfahrbar ist, zum Beispiel in einer horizontalen Richtung, zum Beispiel über ein Baufeld bzw. einen Bauraum hinweg. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung zum Beispiel ferner eine Steuereinheit (zum Beispiel„Controller" und/oder elektronische Steuereinheit) aufweisen, die mit der Einstellvorrichtung.. zum Beispiel mit dem Antrieb und/oder dem Anschlag, in Verbindung steht und eingerichtet ist» um die Einstellvorrichtung derart anzusteuern, dass diese den Neigungswinkel
einstellt/verstellt, zum Beispiel auf einen anfänglichen Wert einstellt und/oder nachstellt, zum Beispiel vor einem Baujob und/oder während eines Baujobs, zum Beispiel für ein zweckmäßiges Verdichten/Nivellieren. Das heißt, die Steuereinheit stellt den Neigungswinkel mittels der Einstellvorrichtung ein. Mit anderen Worten wird der Neigungswinkel (unter Verwendung der Einstellvorrichtung) gesteuert eingestellt, zum Beispiel antriebsgesteuert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuereinheit zum Beispiel eingerichtet sein, um den Neigungswinkel gemäß einer verwendeten/eingesetzten Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder ein oder mehreren
Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Luft-Feuchtigkeit und/oder
Umgebungstemperatur und/oder Umgebungsdruck) und/oder einem gewünschten Verdichtungsgrad (von zum Beispiel der aufzubringenden Schicht und/oder dem herzustellenden Bauteil) auf einen anfänglichen Wert einzustellen, zum Beispiel basierend auf einem jeweils zugehörigen, in der Steuereinheit hinterlegten
Parameter oder Parametersatz (zum Beispiel aufweisend einen Antriebsparameter und/oder Schwenk-Winkel). Die ve rwe nd ete/ei n g esetzte Partikelmaterial- Zusammensetzung und/oder die ein oder mehreren Umgebungsbedingungen und/oder der gewünschte Verdichtungsgrad können zum Beispiel über eine
Bedienstation eines 3 D- Druckers der Steuereinheit vorgebbar sein, zum Beispiel über ein Bedienpanel. Die verwendete/eingesetzte Partikelmaterial- Zusammensetzung und/oder die ein oder mehreren Umgebungsbedingungen können zum Beispiel von entsprechenden Sensoren automatisch erfasst und an die Steuereinheit weitergegeben werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung zum Beispiel ferner einen Neigungssensor aufweisen, der eingerichtet ist, um einen Wert zu erfassen, der repräsentativ ist für den momentanen Neigungswinkel der Streichfläche, Der Neigungssensor kann zum Beispiel ein oder mehrere Beschieunigungssensoren aufweisen. Es versteht sich, dass auch ein anderer, geeigneter Neigungssensor verwendet werden kann. Der Neigungssensor kann zum Beispiel an dem Beschichter befestigt sein, zum Beispiel an dessen Trägerstruktur oder an dem Streichelement selbst
Der Neigungssensor kann zum Beispiel mit der Steuereinheit in Verbindung stehen, um den erfassten Wert an die Steuereinheit weiterzugeben. Die Steuereinheit kann zum Beispiel eingerichtet sein, um den Neigungswinkel basierend auf dem von dem Neigungssensor erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel auf einen anfänglichen Wert einzustellen und/oder nachzustellen (zum Beispiel durch Steuern oder Regeln). Die Steuereinheit kann zum Beispiel
eingerichtet sein, um den Neigungswinkel basierend auf dem von dem
Neigungssensor erfassten Wert und gemäß einer verwendeten/eingesetzten
Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder ein oder mehreren
Umgebungsbedingungen und/oder einem gewünschten Verdichtungsgrad auf einen anfänglichen Wert einzustellen. Der Neigungssensor kann dabei zum Beispiel für eine Überprüfung und/oder Orientierung und/oder Nullpunktbestimmung verwendet werden. Zum Beispiel kann mit Hilfe des Neigungssensors vermieden werden, dass aufgrund von zum Beispiel Verschleiß und/oder Temperaturschwankungen ein eingestellter/tatsächlicher Neigungswinkel von einem gewünschten Neigungswinkel abweicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung zum Beispiel ferner einen Dichtesensor aufweisen, der eingerichtet ist, um einen Wert zu erfassen, der repräsentativ ist für die Dichte (zum Beispiel den Verdichtungsgrad der Schicht) einer aufgebrachten Schicht. Der Dichtesensor kann zum Beispiel ein oder mehrere auf das Baufeld gerichtete optische Sensoren aufweisen, die eine
aufgebrachte Baumaterialschicht optisch abtasten und daraus Rückschlüsse auf den Verdichtungsgrad ziehen, zum Beispiel indem die Porosität der Schicht ermittelt wird. Es versteht sich, dass auch ein anderer, geeigneter Dichtesensor verwendet werden kann. Der Dichtesensor kann zum Beispiel an der Trägerstruktur angebracht sein. Der Dichtesensor kann zum Beispiel mit einer der oben beschriebenen Steuereinheiten in Verbindung stehen, um den erfassten Wert an die Steuereinheit weiterzugeben. Die Steuereinheit kann zum Beispiel eingerichtet sein, um den Neigungswinkel basierend auf dem von dem Dichtesensor erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel nachzustellen (zum Beispiel bei einer vorbestimmten Abweichung von einem
erwarteten Dichtewert (zum Beispiel Sollwert) oder Dichtewertbereich), zum Beispiel während eines Baujobs (=Fertigung von ein oder mehreren Teilen in einem
zugehörigen Bauraum), zum Beispiel um die Dichte auf einen Sollwert zu regeln und/oder einen Neigungswinkel-Sollwert in Abhängigkeit des erfassten Dichte-Werts zu verändern und/oder eine Störgröße zu reduzieren. Eine Störgröße kann zum Beispiel eine Änderung der Baumaterial-Zusammensetzung (zum Beispiel eine Änderung der Körnung derselben) und/oder eine Änderung einer oder mehrerer Umgebungsbedingungen sein. Zum Beispiel kann sich die Luft-Feuchtigkeit und/oder Temperatur während eines Baujobs oder über mehrere Baujobs hinweg Wesentlich verändern, und/oder eine Baumaterial-Zusammensetzung, die zum Beispiel von einer Beschichter-Beschickungseinheit mit Mischbehälter (zum Beispiel enthalten ein Rührwerk) bereitgestellt wird, kann sich Wesentlich ändern, was jeweils einen Einfluss haben kann auf die mit einem bestimmten Neigungswinkel erzielte
Verdichtung. Eine solche Veränderung bzw. Verdichtungs-Abweichung kann von dem Dichtesensor erfasst werden, und die Steuereinheit kann entsprechend darauf reagieren, zum Beispiel mit einer Dichte-Regelung oder Dichte-Steuerung. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine Warnung ausgeben und/oder den Baujob unterbrechen und/oder abbrechen, wenn mittels des Dichtesensors eine
vorbestimmte Abweichung von einem erwarteten Dichtewert oder Dichtewertbereich detektiert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann bei der Beschichteranordnung zum Beispiel:
der Beschichter als bidirektionaler Beschichter ausgebildet sein, der eingerichtet ist, um Baumaterial auf einer Hinfahrt und einer Rückfahrt (zum Beispiel auf jeder von zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Fahrten) des Beschichters auszugeben, der Beschichter auf jeder von zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Öffnung ein Streichelement aufweisen, so dass während der Hinfahrt aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem ersten der
Streichelemente überstreichbar ist und während der Rückfahrt aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem zweiten der Streichelemente überstreichbar ist, und
die Einstellvorrichtung eingerichtet sein, um für die Hinfahrt den
Neigungswinkel (zum Beispiel auch die Position) der Streichfläche des ersten
Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials und für die Rückfahrt den Neigungswinkel (zum
Beispiel auch die Position) der Streichfläche des zweiten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen. Die Einstellvorrichtung kann also zum Beispiel eingerichtet sein, um während zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Fahrten jeweils den Neigungswinkel der
Streichfläche des in Fahrtrichtung hinten gelegenen Streichelements für eine
Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
Zum Beispiel kann die Beschichteranordnung eine Steuereinheit (zum Beispiel eine wie oben beschrieben ausgebildete Steuereinheit) aufweisen, die eingerichtet ist, um die Einstellvorrichtung derart anzusteuern, dass diese für die Hinfahrt den
Neigungswinkel (zum Beispiel auch die Position) der Streichfläche des ersten
Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials und für die Rückfahrt den Neigungswinkel (zum
Beispiel auch die Position) der Streichfläche des zweiten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einstellt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Einstellvorrichtung zum Beispiel eingerichtet sein, um den Neigungswinkel der Streichfläche des ersten
Streichelements und den Neigungswinkel der Streichfläche des zweiten Streichelements gemeinsam zu verstellen, d.h., wenn der Winkel der einen
Streichfläche verstellt wird, wird auch der Winkel der anderen Streichfläche verstellt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Einsteilvorrichtung zum Beispiel eingerichtet sein, um den Beschichter für die Hinfahrt in eine erste Richtung zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des ersten
Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und um den Beschichter für die Rückfahrt in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des zweiten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikeiförmigen Baumaterials einzustellen.
Zum Beispiel kann die Beschichteranordnung eine Steuereinheit (zum Beispiel eine wie oben beschrieben ausgebildete Steuereinheit) aufweisen, die eingerichtet ist, um die Einsteilvorrichtung derart anzusteuern, dass diese den Beschichter für die
Hinfahrt in eine erste Richtung schwenkt, um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des ersten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und den Beschichter für die Rückfahrt in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung schwenkt, um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des zweiten
Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein 3D-Drucker (oder„SD- Druckanlage") zum Beispiel eine Beschichteranordnung aufweisen, die wie oben beschrieben ausgestaltet ist.
Zum Beispiel können mehrere 3D-Drucker eine 3D-Druckeranordnung bilden.
Zum Beispiel kann der (jeweilige) 3D-Drucker ferner aufweisen:
eine Druckvorrichtung zum selektiven, gesteuerten Ausgeben von
Behandlungsmittel, die eingerichtet ist, um einen vorbestimmten Teilbereich einer zuvor aufgebrachten Schicht aus Baumaterial mit Behandlungsmittel zu bedrucken (das mittels der Druckvorrichtung ausgegebene Behandlungsmittel trägt zu einer selektiven Verfestigung bei und kann zum Beispiel eine Bindemittelkomponente eines Mehrkomponentenbindemittels sein, wobei eine weitere
Bindemittelkomponente in dem Baumaterial enthalten oder diesem zugegeben wird); und/oder
eine in den 3D-Drucker integrierte Beschickungseinheit, mit der Baumaterial frisch zubereitbar und in den Beschichter zuführbar ist, und/oder
ein oder mehrere Bauplattformen und/oder Bauboxen, die ein jeweiliges Baufeld definieren.
Die Druckvorrichtung kann zum Beispiel horizontal verfahrbar sein, zum Beispiel in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der der mindestens eine Beschichter verfahrbar ist. Die Druckvorrichtung kann zum Beispiel eingerichtet sein, um mehrere Baufelder zu bedienen. Die Druckvorrichtung kann zum Beispiel zusätzlich in der Richtung verfahrbar sein, in der auch der mindestens eine Beschichter verfahrbar ist, so dass sie das oder die Baufelder mäanderförmig abfahren kann, zum Beispiel in einer U-Form.
Alternativ kann eine jeweilige Baumaterialschicht zum Beispiel mit einem Laser selektiv verfestigt, zum Beispiel gesintert, werden (sogenanntes„selektives
Lasersintern").
Die Beschickungseinheit kann zum Beispiel einen Mischbehälter mit Rührwerk sowie ein oder mehrere Vorratsbehälter aufweisen, von denen aus ein jeweiliges
Partikelmaterial in den Mischbehälter einspeisbar ist. Der Mischbehälter mit
Rührwerk sowie die ein oder mehreren Vorratsbehälter können in vertikaler Richtung zum Beispiel über dem mindestens einen Baufeld angeordnet sein. Ferner kann der Mischbehälter zum Beispiel über eine Dosierpumpe mit einem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung stehen, aus dem eine flüssige Komponente in den Mischbehälter einspeisbar ist. Der Mischbehälter kann zum Beispiel einen Ausgabeschacht haben, über den der Beschichter mit frisch zubereitetem Baumaterial befüllt werden kann, wenn er in eine Befüllungsposition verfahren ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Aufbringen zweier (zum Beispiel mehrerer) Schichten aus partikelförmigem Baumaterial bereitgestellt sein, bei dem
ein Beschichter mit einem Behälter, der einen inneren Hohlraum hat, der mit partikelförmigem Baumaterial gefüllt ist und in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, in einer ersten Richtung über ein Baufeld hinweg bewegt wird, um während einer ersten Fahrt eine erste Schicht aus
Baumaterial auszubilden,
das während der ersten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige Baumaterial mit einem ersten Streichelement, von dem eine dem Baufeld
zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen wird, um das ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten,
der Beschichter in einer zweiten Richtung (die der ersten zum Beispiel entgegengesetzt ist) über das Baufeld hinweg bewegt wird, um während einer zweiten Fahrt eine zweite Schicht aus Baumaterial auszubilden,
das während der zweiten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige Baumaterial mit einem zweiten Streichelement, von dem eine dem Baufeld zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen wird, um das ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten,
der Beschichter für die erste Fahrt in eine erste Richtung geschwenkt wird
(zum Beispiel gesteuert), um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des ersten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des
ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, insbesondere fest einzustellen und/oder einzustellen und dort zu halten, und
der Beschichter für die zweite Fahrt in eine zweite Richtung geschwenkt wird
(zum Beispiel gesteuert), um dadurch den Neigungswinkel der Streichfläche des zweiten Streichelements für eine Nivellierung und/oder Verdächtung des
ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, insbesondere fest einzustellen und/oder einzustellen und dort zu halten,
Das beschriebene Verfahren kann zum Beispiel Teil eines generativen
Herstellungsverfahrens sein. In den oben beschriebenen Ausführungsformen, für den Fall von zwei oder mehr Streichelementen und einem Schwenken des Beschichters, kann der Beschichter in beide Richtungen um den gleichen Betrag ausgelenkt bzw. geschwenkt werden und/oder kann der vertikale Schwenkbereich von einer vertikalen Linie halbiert werden/sein.
Beispielgebende, aber nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Beschichteranordnung gemäß einer
Ausführungsform. Figur 1 a einen vergrößerten Abschnitt der Seitenansicht aus Figur 1.
Figur 2 eine Perspektivansicht auf eine Stirnseite der Beschichteranordnung aus Figur 1. Figur 3 eine weitere Perspektivansicht auf die Stirnseite aus Figur 2.
Figur 4 eine geschnittene Perspektivansicht der Beschichteranordnung aus Figur 1 . Figur 5 eine geschnittene Perspektivansicht der Beschichteranordnung aus Figur 1.
Figur 6 eine Querschnittansicht durch die Beschichteranordnung aus Figur 1 an einer ersten Längsposition.
Figur 7 eine Querschnittansicht durch die Beschichteranordnung aus Figur 1 an einer zweiten Längsposition.
Figur 8a eine weitere Querschnittansicht durch die Beschichteranordnung, wobei die Schließvorrichtung geöffnet ist. Figur 8b eine weitere Querschnittansicht durch die Beschichteranordnung, wobei die Schließvorrichtung geschlossen ist.
Figur 9 eine Querschnittansicht durch ein Schließelement zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Beschichteranordnung, in einem geöffneten Zustand des Schließelements.
Figur 10 einen weiteren vergrößerten Abschnitt der Seitenansicht aus Figur 1. Figur 1 1 einen 3D-Drucker gemäß einer Ausführungsform, wobei das
Anlagengehäuse und die Beschickungseinheit weggelassen sind.
Figur 12 den 3D-Drucker aus Figur 1 1 , diesmal mit einem Großteil des
Anlagengehäuses und mit integrierter Beschickungseinheit.
Die Figuren 13 und 14 in einer Draufsicht bzw. Perspektivansicht von oben eine SD- Druckeranordnung, mit einem ersten und einem zweiten 3D-Drucker.
Die Figuren 15a bis 15c verschiedene Ansichten einer Beschichteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Figuren 16a bis 16d Beschichteranordnungen gemäß verschiedenen
Ausführungsformen. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa "oben", "unten", "vorne", "hinten", "vorderes", "hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der
beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise
einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten
Ansprüche definiert. Im Rahmen dieser Beschreibung können Begriffe wie "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet werden zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Beschichteranordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die Beschichteranordnung ist hier beispielgebend mit zwei Beschichtern 3, 5 ausgestaltet. Es versteht sich, dass die Beschichteranordnung 1 alternativ nur mit einem Beschichter 3 oder mit weiteren Beschichtern ausgestattet sein kann, wobei die unten beschriebenen Merkmale analog anwendbar sind, d.h. nicht auf eine Beschichteranordnung mit zwei Beschichtern beschränkt sind.
Die hier gezeigte Beschichteranordnung 1 weist einen ersten Beschichter 3 und einen zweiten Beschichter 5 auf. Im Folgenden wird hauptsächlich der erste
Beschichter 3 beschrieben, und die in diesem Zusammenhang genannten Merkmale sind analog anwendbar auf den zweiten Beschichter 5.
Der erste Beschichter 3 und der zweite Beschichter 5 können zum Beispiel über eine Basisplatte 7 fest miteinander verbunden sein, so dass sie gemeinsam über ein jeweiliges Baufeld hinweg verfahrbar sind. Im vorliegenden Fall ist jeder Beschichter an einer seiner Stirnseiten an der Basisplatte 7 befestigt, zum Beispiel abgestützt. Die Basisplatte 7 kann wiederum entlang einer (nicht gezeigten)
Linearführungsstruktur verfahrbar sein, die sich in Figur 1 senkrecht zu der
Zeichenebene erstrecken würde.
Ferner kann der erste Beschichter 3 mit seiner anderen Stirnseite zum Beispiel an einer weiteren Basisplatte 9 befestigt sein. Die Basispiatte 9 kann wiederum entlang einer weiteren (ebenfalls nicht gezeigten) Linearführungsstruktur verfahrbar sein. Auch der zweite Beschichter 5 kann an seiner anderen Stirnseite an einer weiteren (nicht gezeigten) Basisplatte befestigt sein.
Wie in Figur 1 gezeigt, können die beiden Beschichter 3 und 5 zum Beispiel jeweils langgestreckt ausgebildet sein, wobei sich die jeweilige Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung erstreckt. Ferner können die beiden Beschichter 3 und 5 in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils eine Perspektivansicht auf eine Stirnseite der Beschichteranordnung aus Figur 1. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, kann der erste Beschichter 3 zum Beispiel an seiner freien, dem zweiten Beschichter 5 abgewandten Stirnseite über einen
Lagerbock 11 an der Basisplatte 9 befestigt sein. Analog kann der Beschichter 3 zum Beispiel über einen weiteren Lagerbock an der Basisplatte 7 befestigt sein. Der Beschichter 3 kann zum Beispiel schwenkbar an dem jeweiligen Lagerbock 11 gelagert sein, zum Beispiel mittels eines Schwenkzapfens 12. Dies ermöglicht ein Schwenken des Beschichters 3 um eine horizontale Schwenkachse, die parallel verläuft zu der Längsachse des Beschichters 3, um mittels einer Schwenkvorrichtung 13 einen Neigungswinkel von ein oder mehreren, an dem Beschichter 3
angebrachten Streichelementen 15a und 15b einzustellen.
Die Schwenkvorrichtung 13 ist hier beispielgebend mit einem Hydraulikantrieb 13a, der zwischen Lagerbock 11 und Beschichter 3 angeordnet ist, und einem
elektronisch verstellbaren Anschlagsystem 13b ausgeführt, das den Schwenkwinkel des Beschichters nach rechts und links variabel begrenzt. Siehe auch Figur 1 . Der Beschichter 3 kann dabei zum Beispiel für eine erste Fahrt {„Hinfahrt") in eine erste Richtung und für eine zweite Fahrt („Rückfahrt") in eine zweite Richtung geschwenkt werden.
Die Streichelemente 15a und 15b sind hier beispielgebend als Streich leisten ausgebildet und können zum Beispiel aus Stahl gefertigt sein. Die Streichelemente 15a und 15b können auch als Klingen bezeichnet werden. Wie in Figur 2 gezeigt, bilden die Streichelemente 15a und 15b zum Beispiel eine nach unten gerichtete Streichfläche aus, die im Wesentlichen eben ausgebildet ist. Durch Einstellen des Neigungswinkels der jeweiligen Streichfläche der
Streichelemente 15a und 15b kann ein gewünschter Verdichtungsgrad des
Partikelmaterials eingestellt werden. Der vorliegende Beschichter 3 ist dabei beispielgebend als bidirektionaler Beschichter ausgebildet, der in beiden Richtungen, während einer Hin- und während einer Rückfahrt, beschichten und das ausgegebene Partikelmaterial zweckmäßig verdichten kann.
Es versteht sich, dass die beschriebene Beschichteranordnung auch als
unidirektionale Beschichteranordnung ausgestaltet sein kann, in welchem Fall eine der Klingen eingespart werden kann.
Wie aus den Figuren 4 bis 7 ersichtlich, kann der Beschichter 3 zum Beispiel einen ersten, unteren Behälter 17, einen (optionalen) zweiten, oberen Behälter 19 und eine Trägerstruktur aufweisen.
Die Trägerstruktur kann zum Beispie! einen oder mehrere quer zur
Bewegungsrichtung bzw. in Beschichter-Längsrichtung verlaufende Träger 21a, 21 b autweisen, die zum Beispiel entlang der Beschichter-Längsrichtung mit mehreren Rohren oder Stäben 21 c in Querrichtung verbunden sein können. Wie aus Figur 3 ersichtlich, können die Träger 21 a, 21 b zum Beispiel an zumindest einer ihrer Stirnseiten mit einer Verbindungsplatte 21 e verbunden sein. Der erste und der zweite Behälter 17, 19 können zum Beispiel jeweils eine
langgestreckte Form haben,
Der erste Behälter 17 hat hier beispielgebend eine sich im Querschnitt nach unten hin verjüngende Form, zum Beispiel Trichterform. An seinem unteren Ende hat der erste Behälter 17 einen Längsschlitz (ohne Bezugszeichen). An seinem oberen Ende kann der erste Behälter 17 zum Beispiel offen sein und mit einem unteren, offenen Ende des optionalen zweiten Behälters 19 in Verbindung stehen. Zum Beispiel kann der erste Behälter 17 entlang der Längsrichtung mit ein oder mehreren
Versteifungselementen 17c versteift sein.
Der erste Behälter 17 ist beispielgebend als Rüttelbehälter ausgeführt, dessen eine Seitenwand 17a (hier die rechte Seitenwand) von einer Rütteivorrichtung 23 mit einer Rüttelbewegung beaufschlagbar ist, um in dem Behälter 17 aufgenommenes partikelförmiges Baumaterial in Vibration zu versetzen.
Der erste Behälter 17 ist hier beispielgebend auf einer Seite (hier an der rechten Seiten wand 17a) über die Rüttelvorrichtung 23 mit der Trägerstruktur 21 b verbunden und auf der anderen Seite (hier an der linken Seitenwand 17b) über eine
Dämpfungsvorrichtung 25 mit der Trägerstruktur 21 a verbunden. Siehe zum Beispiel Figur 6.
Wie gezeigt, kann die Rüttelvorrichtung 23 zum Beispiel eine Welle 23a aufweisen, die über einen Exzenter 23c mit einem Pleuel 23b verbunden ist, der mit der einen Seite des ersten Behälters 17 verbunden ist. Es können in Beschichter- Längsrichtung zum Beispiel mehrere Pleuel 23b und/oder Exzenter 23c
hintereinander vorgesehen sein. Siehe zum Betspiel Figur 10.
Die Dämpfungsvorrichtung 25 kann zum Beispiel ein Dämpfungselement 25b, das an der Trägerstruktur 21 a befestigt ist, sowie einen Vorsprungabschnitt 25a aufweisen, der mit der anderen Seite des ersten Behälters 17 verbunden oder von diesem gebildet ist und sich auf dem Dämpfungselement 25b abstützt. Es können zum Beispiel in Beschichter-Längsrichtung mehrere Dämpfungsvorrichtungen 25 hintereinander vorgesehen sein, d.h. der erste Behälter kann entlang der Beschichter-Längsrichtung an mehreren Stellen mit der Trägerstruktur verbunden sein.
Der (optionale) zweite Behälter 19 kann beispielgebend eine im Querschnitt rechteckige Form haben. Der zweite Behälter dient hier als sogenannter
Vorlagebehälter, der den ersten Behälter mit Baumaterial versorgt. In dem zweiten Behälter kann zum Beispiel ein Verteilerelement 19a, hier eine Verteilerschnecke, aufgenommen sein. Der zweite Behälter 19 kann starr mit der Trägerstruktur verbunden sein und/oder von dieser gebildet/begrenzt sein.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Behälter 17 und der zweite Behälter 19 voneinander rüttelbewegungsentkoppelt.
Wie ferner aus den Figuren 4 bis 7 ersichtlich (siehe auch Figur 10), kann die Trägerstruktur zum Beispiel entlang der Beschichter-Längsrichtung auf beiden Seiten des Behälters 17 ein oder mehrere Rippen 21 d aufweisen, die im Wesentlichen starr mit den Trägern 21 a bzw. 21 b verbunden sind und an denen die Streichelemente 15a und 15b von dem ersten Behälter 17 rüttelbewegungsentkoppelt befestigt sind, zum Beispiel im Wesentlichen starr, zum Beispiel unter Verwendung einer jeweiligen Leiste 29a bzw. 29b, die zum Beispie! über ein jeweiliges Zwischenteil (ohne
Bezugszeichen) an der Rippe befestigt ist.
Oberhalb des ersten Streichelements 15a und unterhalb des Längsschlitzes, also zwischen erstem Streichelement 15a und erstem Behälter 17 kann zum Beispiel ein optionales erstes Schließelement 31 a angeordnet sein. Dieses ist beispielgebend nach unten hin von einer Oberseite des ersten Streichelements 15a umgeben, und wird zudem auf einer lateralen Seite von der Leiste 29a und nach oben hin von dem Zwischenteil (ohne Bezugszeichen) umgeben. In einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Beschichters 3 und senkrecht zu einer imaginären, vertikalen Ebene durch den Längsschlitz liegt das erste Schließelement 31a frei.
Analog kann oberhalb des zweiten Streichelements 15b und unterhalb des
Längsschlitzes, also zwischen zweitem Streichelement 15b und erstem Behälter 17 ein optionales zweites Schließelement 31 b angeordnet sein. Dieses ist beispielgebend nach unten hin von einer Oberseite des zweiten Streichelements 15b umgeben, und wird auf einer lateralen Seite von der Leiste 29b und nach oben hin von dem Zwischenteil (ohne Bezugszeichen) umgeben. In einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Beschichters 3 und senkrecht zu der imaginären, vertikalen Ebene durch den Längsschlitz liegt das zweite Schließelement 31 b frei.
Das jeweilige Schließelement 31 a, 31 b kann zum Beispiel mit dem zugehörigen Streichelement und/oder der zugehörigen Leiste und/oder dem zugehörigen
Zwischenteil fest verbunden sein, zum Beispiel durch Kleben.
Die beiden Schließelemente 31a und 31 b, welche zum Beispiel langgestreckt ausgebildet sind, bilden zusammen eine optionale Schließvorrichtung 31 aus, die eingerichtet ist, um die Öffnung des Behälters 17 zum Ausgeben des
partikelförmigen Baumaterials selektiv zu verschließen. In den Figuren 4 bis 7 sind die Schließelemente 31 a und 31 b dabei in ihrem jeweiligen geöffneten Zustand gezeigt.
Die Schließelemente 31 a und 31 b können die Öffnung in ihrem jeweiligen
Schließzustand selektiv teilweise verdecken (zum Beispiel in Folge einer seitlichen Ausdehnung des jeweiligen Schließelements), so dass die Schließelemente 31 a und 31 b die Öffnung gemeinsam verschließen.
Wie aus den Figuren 8a, 8b und 9 ersichtlich, können das erste Schließelement 31 a und das zweite Schließelement 31 b zum Beispiel einen ersten bzw. einen zweiten Hohlkörper aufweisen, wobei jeder der beiden Hohlkörper einen inneren Hohlraum 33 hat (siehe Figur 9), der von einem verformbaren Abschnitt 35 begrenzt ist, wobei die beiden Hohlkörper derart auf einander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordnet sind (siehe Figur 8a), dass die verformbaren Abschnitte einander zugewandt sind, und wobei jeder der beiden Hohlkörper eingerichtet ist, um von einem zugeführten Druckfluid unter einer Expansion des inneren Hohlraums an dem verformbaren Abschnitt nach außen hin verformt zu werden, so dass die beiden verformbaren Abschnitte aufeinander zu bewegbar und miteinander in Kontakt bringbar sind, um hierdurch die Öffnung zu verschließen (siehe Figur 8b). Wie aus Figur 8b ersichtlich, verdeckt dabei jedes der beiden Schließelemente 31 a, 31 b teilweise die Öffnung, Das mindestens eine Schließelement 31a, 31 b oder zumindest der verformbare Abschnitt davon ist hier beispielgebend aus einem nachgiebigen, elastischen Silikonmaterial gefertigt und weist eine Dichtfläche auf, die eingerichtet ist, um in einem Schließzustand der Schließvorrichtung an einer Gegenfläche abzudichten. Die Dichtfläche ist dabei an dem verformbaren Abschnitt ausgebildet. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die Gegenfläche ebenfalls von einem verformbaren Abschnitt gebildet.
Wie aus den Figuren 8a, 8b und 9 ersichtlich, kann der verformbare Abschnitt 35 zum Beispiel bei freigegebener Öffnung einwärts gewölbt sein und zum Schließen der Öffnung von einem dem Hohlkörper zugeführten Druckfluid nach außen wölbbar sein.
Wie in den Figuren 8a und 8b angedeutet, kann die Schließvorrichtung 31 zum Beispiel ferner eine Fluidleitungsstruktur F aufweisen (gestrichelte Line), über die das jeweilige Schließelement 31 a, 31b mit einer Druckfluidquelle in Fluidverbindung steht.
Die Fluidleitungsstruktur F kann zum Beispiel zumindest abschnittsweise als
Schlauchleitungsstruktur ausgebildet sein, zum Beispiel als
Schleppschlauchleitungsstruktur. Die Schlauchleitungsstruktur kann eine erste und eine zweite Schlauchleitung Fa bzw. Fb aufweisen, wobei die jeweilige
Schlauchleitung zum Beispiel an einer Stirnseite des zugehörigen Schließelements 31 a, 31 b an dasselbe angeschlossen sein kann.
Die Druckfluidquelle weist hier beispielgebend einen Druckluftbehälter P, der hier beispielgebend als ortsfester Behälter ausgebildet ist, sowie ein Ventil V auf, das zum Beispiel zwischen dem Druckluftbehälter P und den Schließelementen an der Fluidleitung F montiert sein kann.
Wie in den Figuren 8a und 8b ferner angedeutet, kann die Schließvorrichtung 31 zum Beispiel ferner eine Steuereinheit C aufweisen, die eingerichtet ist, um die Öffnung mittels des mindestens einen Schließelements 31 a, 31 b gesteuert selektiv zu schließen. Dabei steht die Steuereinheit hier beispielgebend mit dem Ventil V in Verbindung und ist eingerichtet, um dieses für ein Schließen der Öffnung derart anzusteuern, dass die Druckfluidquelie Druckfluid in den mindestens einen Hohlkörper 31 a einspeist, so dass dieser an seinem verformbaren Abschnitt 35 verformt wird, um hierdurch die Öffnung zu verschließen.
In Figur 8a ist das Ventil dabei geschlossen (und folglich die Schließvorrichtung geöffnet), wohingegen in Figur 8b das Ventil geöffnet ist (und folglich die
Schließvorrichtung geschlossen ist).
Die Steuereinheit C kann zum Beispiel eingerichtet sein, um
die Schließvorrichtung 31 zu schließen, wenn der dem Beschichter 3 zugeteilte Baujob beendet und/oder unterbrochen ist, und/oder
während einer beschichtungsfreien Fahrt und/oder während einem
beschichtungsfreien Fahrtabschnitt, zum Beispiel Vorlauf- und/oder
Nachlauffahrtabschnitt, die Schließvorrichtung 31 des Beschichters 3 zumindest zeitweise zu schließen und/oder
in einer Ruheposition des Beschichters 3 die Schließvorrichtung 31 des Beschichters zu schließen und/oder
die Schließvorrichtung 31 des Beschichters 3 für eine Reinigung des
Beschichters zumindest zeitweise zu schließen.
Die verformbaren Abschnitte können zum Beispiel von dem oben beschriebenen, seitlichen, freien Abschnitt des jeweiligen Schließelements gebildet sein.
Ein derart ausgebildetes Schließelement kann gemäß verschiedenen
Ausführungsformen zum Beispiel auch als aufblasbares Dichtelement bezeichnet werden.
Es versteht sich, dass in einer beispielgebenden Abwandlung der gezeigten
Ausführungsform anstelle der zwei Schließelemente 31 a und 31 b zum Beispiel nur ein Schließelement 31 a vorgesehen sein kann, das in dem geschlossenen Zustand der Schließvorrichtung die Öffnung vollständig verdeckt. Ferner alternativ könnte die
Schließvorrichtung zum Beispiel ein oder mehrere Schieber aufweisen.
Es sei noch angemerkt, dass die in Figur 1 gezeigte Beschichteranordnung für jeden der Beschichter 3 und 5 eine separate Schließvorrichtung aufweisen kann, so dass die Öffnung eines jeweiligen Beschichters unabhängig und selektiv verschließbar ist.
Ferner kann in dem Fall, dass der Beschichter 3 zusammen mit dem Beschichter 5 vorgesehen ist, derjenige Beschichter, dessen Baujob zuerst beendet ist, mittels seiner zugehörigen Schließvorrichtung geschlossen werden, zum Beispiel mindestens solange bis der Baujob des anderen Beschichters erledigt ist.
Figur 11 zeigt einen 3D-Drucker 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei das Anlagengehäuse weggelassen ist, so dass der Anlagenrahmen 140 zu erkennen ist.
Wie in Figur 1 1 gezeigt, kann die oben beschriebene Beschichteranordnung 1 zum Beispiel in einem 3D-Drucker 100 eingesetzt werden. Das Bezugszeichen 103 zeigt in diesem Zusammenhang eine Linearführungsstruktur für den mindestens einen Beschichter 3.
Der 3D-Drucker 100 kann zum Beispiel neben der Beschichteranordnung 1 (hier beispielgebend aufweisend einen ersten und einen zweiten Beschichter 3, 5) eine Druckvorrichtung mit einem Druckkopf 130 aufweisen, der eingerichtet ist, um einen vorbestimmten Teilbereich einer zuvor aufgebrachten Schicht aus Baumaterial mit Behandlungsmittel zu bedrucken.
Der Druckkopf 130 kann zum Beispiel horizontal verfahrbar sein, zum Beispiel in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der der mindestens eine Beschichter 3, 5 verfahrbar ist, zum Beispiel entlang einer ersten Druckkopf- Linearführungsführungsstruktur 131.
Der Druckkopf 130 kann dabei zum Beispiel eingerichtet sein, um mehrere Baufelder (hier zwei) zu bedienen. Der Druckkopf 130 kann zum Beispiel zusätzlich in der Richtung verfahrbar sein, in der auch der mindestens eine Beschichter 3, 5 verfahrbar ist, so dass er das oder die Baufelder insgesamt mäanderförmig abfahren kann, zum Beispiel in einer U-Form. Hierzu kann der Druckkopf 130 zum Beispiel entlang einer zweiten Druckkopf- Linearführungsstruktur 132 verfahrbar sein.
Alternativ zu der Druckvorrichtung kann eine jeweilige Baumaterialschicht zum
Beispiel mit einem Laser selektiv verfestigt, zum Beispiel gesintert, werden
(sogenanntes„selektives Lasersintern").
Wie in Figur 1 1 gezeigt (siehe auch Figur 12), kann der 3 D-Drucker 100 zum Beispiel ein oder mehrere Baubereiche B1 und B2 aufweisen (hier beispielgebend zwei), die zum Beispiel von einer jeweiligen Bauplattform 112 (siehe Figur 12) und/oder einer jeweiligen Baubox 1 10 bzw. 120 definiert werden, wenn diese sich in ihrer
Bauposition innerhalb des 3D-Druckers befindet.
Die jeweilige Bauplattform 1 12 kann zum Beispiel mit einem zugehörigen Hubantrieb (hier beispielgebend mit einem anlagenfesten Hubantrieb 1 14) höhenverstellbar sein.
Die erste Baubox 110 kann wie gezeigt zum Beispiel über eine erste Rollenbahn 1 16 in den 3D-Drucker hinein und aus diesem heraus verfahrbar sein, und die zweite Baubox 120 kann zum Beispiel über eine zweite Rollenbahn 126 in den 3D-Drucker hinein und aus diesem heraus verfahrbar sein.
Figur 12 zeigt den 3D-Drucker 100 aus Figur 1 1 , diesmal mit einem Großteil des Anlagengehäuses 150 sowie mit einer integrierten Beschichter-Beschickungseinheit 160. Wie in Figur 12 gezeigt, kann der 3 D-Drucker 00 zum Beispiel ferner eine in den 3D-Drucker integrierte Beschichter-Beschickungseinheit 160 aufweisen, mit der Baumaterial frisch zubereitbar und in den (jeweiligen) Beschichter zuführbar ist. Zu erkennen sind zwei Vorratsbehälter, die ein jeweiliges Partikelmaterial speichern und dieses in einen nicht sichtbaren Mischbehälter mit Rührwerk dosiert einspeisen können. Ein Teil des Anlagengehäuses 150 und der ersten Baubox 100 ist in Figur 12 freigeschnitten, um die Bauplattform 1 12 und den auf dieser angeordneten Stapel aus Baumaterialschichten sichtbar zu machen.
Die Beschichter 3, 5 sind in Figur 12 nach hinten verfahren, und der Druckkopf 130 befindet sich rechts vorne.
In Figur 12 ist zudem gut zu erkennen, wie von der ersten Baubox und der zweiten Baubox in dem 3D-Drucker ein erster Baubereich B1 bzw. ein zweiter Baubereich B2 gebildet werden.
Das Bezugszeichen 170 bezeichnet eine gemeinsame Bedienstation.
Die Bezugszeichen 1 16 und 126 bezeichnen eine jeweilige Zuführvorrichtung, hier beispielgebend in der Form einer Rollenbahn, mit der eine jeweilige Baubox in ihre Baubox-Bauposition innerhalb des 3D-Druckers verfahrbar ist.
Die Figuren 13 und 14 zeigen in einer Draufsicht bzw. Perspektivansicht von oben eine 3D-Druckeranordnung 200, welche einen ersten und einen zweiten 3D-Drucker 100 bzw. 100' aufweist.
Die beiden 3D-Drucker können zum Beispiel wie der mit Bezug auf die Figuren 1 1 und 12 beschriebene 3D-Drucker 100 ausgebildet sein.
Wie in den Figuren 13 und 14 gezeigt, können der erste und der zweite 3D-Drucker 100, 100' benachbart zueinander angeordnet sein, derart, dass sich die
Einführöffnungen zum Einführen der Bauboxen gegenüber liegen. Zwischen den beiden 3 D-Druckern kann sich zum Beispiel ein Schienensystem 210 erstrecken, entlang welchem eine gemeinsame Transportvorrichtung 220 verfahrbar ist. Die Transportvorrichtung 220 kann von sowohl dem ersten als auch dem zweiten 3D- Drucker 100, 100' genutzt werden, um den jeweiligen 3D-Drucker mit ein oder mehreren Bauboxen zu bestücken.
Ferner können entlang des Schienensystems ein oder mehrere optionale
Komponenten angeordnet sein, zum Beispiel ein Baubox-Vorrat 230, in dem ein oder mehrere Bauboxen vorgehalten werden, und/oder ein Mikrowellen-Ofen 240, der eine Baubox aufnehmen kann, um ein darin enthaltenes Bauteil (weiter)
auszuhärten, und/oder eine Entpackstation 250, wo ein in der Baubox enthaltenes Bauteil von losem, nicht verfestigtem Partikelmaterial befreit und somit„ausgepackt" werden kann, zum Beispiel automatisiert. Das Bezugszeichen 260 bezeichnet dabei einen optionalen Bauteil-Vorrat, in den ausgepackte Bauteile (hier beispielgebend Gussformen und/oder Gießkerne), die mittels eines generativen
Herstellungsverfahrens unter Verwendung eines der beiden 3D-Drucker hergestellt wurden, eingelagert werden können.
Die Figuren 15a bis 15c zeigen verschiedene Ansichten einer Beschichteranordnung 1 für einen 3D-Drucker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Wie gezeigt, kann die Beschichteranordnung 1 aufweisen:
einen Beschichter 3 mit einem Behälter 17, der einen inneren Hohlraum zur
Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial PM definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, und mindestens einem (hier beispielgebend zwei) Streichelement 15a, 15b, von dem eine nach unten
ausgerichtete Streichfläche ausgebildet ist und das eingerichtet ist, um aus der Öffnung ausgegebenes Baumaterial mit der Streichfläche zu überstreichen, um dadurch das ausgegebene Partikelmaterial zu nivellieren und/oder zu verdichten, und
eine Einstellvorrichtung 13, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel α der (jeweiligen) Streichfläche variabel einzustellen.
Es versteht sich, dass die Beschichteranordnung 1 , die hier beispielgebend als bidirektionale Beschichteranordnung ausgebildet ist, alternativ zum Beispiel als unidirektionale Beschichteranordnung ausgebildet werden kann. Wie gezeigt, kann die Einsteilvorrichtung 13 zum Beispiel einen Antrieb 13a aufweisen, mit dem der Neigungswinkel α der (jeweiligen) Streichfläche veränderbar ist. Hier ist der Antrieb beispielgebend als hydraulischer Linearantrieb ausgeführt. Es versteht sich, dass auch ein alternativer Antrieb verwendbar ist.
Wie gezeigt, kann die Einstellvorrichtung 13 ferner zum Beispiel eine
Anschlagstruktur mit mindestens einem Anschlag 13b aufweisen, der eingerichtet ist, um eine von dem Antrieb 13a erzeugte Bewegung (hier beispielgebend Beschichter- Schwenkbewegung) auf ein bestimmtes Ausmaß zu begrenzen, um hierdurch den Neigungswinkel α der (jeweiligen) Streichfläche einzustellen. Der Anschlag 13b kann variabel eingestellt, so dass durch ein Verstellen des Anschlags der Neigungswinkel α der Streichfläche variabel einstellbar ist. Der Anschlag 13b kann zum Beispiel elektrisch verstellbar sein. Es versteht sich, dass alternativ zum Beispiel der Antrieb 13a eingerichtet sein kann, um den Neigungswinkel α der (jeweiligen) Streichfläche unmittelbar über den Antrieb selbst variabel einzustellen.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die Einstellvorrichtung 13 beispielgebend als Schwenkvorrichtung ausgebildet, die eingerichtet ist, um den Beschichter 3 zu schwenken, um dadurch das (jeweilige) Streichelement 15a zu schwenken und hierdurch den Neigungswinkel α der Streichfläche einzustellen. Es versteht sich, dass alternativ zum Beispiel lediglich das (jeweilige) Streichelement 15a geschwenkt werden kann, um dadurch den (zugehörigen) Neigungswinkel (a) der Streichfläche einzustellen. Wie aus den Figuren 15b und 15c ersichtlich, ist der Beschichter 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform also als schwenkbarer Beschichter ausgebildet. Wie in Figur 15a gezeigt, kann die Beschichteranordnung 1 hierzu zum Beispiel ferner mindestens einen Lagerbock 11 aufweisen, an dem der Beschichter 3 schwenkbar abgestützt ist, zum Beispiel mittels eines Schwenkzapfens 12. Wie ferner in Figur 5a gezeigt, kann die Beschichteranordnung 1 ferner zum Beispiel mindestens eine Linearführungsstruktur 103 aufweisen, entlang welcher der Beschichter 3 zusammen mit dem Lagerbock 11 entlang des Doppelpfeils verfahrbar ist. Wie ferner in Figur 15a gezeigt, kann die Beschichteranordnung 1 zum Beispiel über einen Bauraum B1 hinweg verfahrbar sein, der hier beispielgebend von einer Baubox 1 10 definiert wird. Es versieht sich, dass der Bauraum alternativ zum Beispiet (allein) von einer
Bauplattform über dieser definiert sein kann.
Wie in Figur 15b gezeigt, kann die Beschichteranordnung 1 zum Beispiel eine optionale Schließvorrichtung 31 aufweisen zum selektiven, gesteuerten Schließen der Öffnung.
Wie ferner in Figur 15b gezeigt, kann das mindestens eine Streichelement 15a, 15b zum Beispiel von dem Behälter mitausgebildet sein, zum Beispiel von einem nach unten hin vorspringenden Abschnitt desselben, der sich unterhalb der Öffnung erstreckt. Es versteht sich, dass das mindestens eine Streichelement 15a, 15b alternativ von einem separaten Element ausgebildet sein kann.
Wie ferner aus Figur 15a ersichtlich, kann die Beschichteranordnung 1 zum Beispiel ferner eine Steuereinheit C aufweisen, die mit der Einstellvorrichtung 13, zum Beispiel mit dem Antrieb 13a und/oder dem Anschlag 13b, in Verbindung steht.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, um die Einstellvorrichtung 13 derart anzusteuern, dass diese für ein Nivellieren und/oder Verdichten des ausgegebenen Baumaterials den (jeweiligen) Neigungswinkel α einstellt/verstellt, zum Beispiel auf einen (jeweiligen) anfänglichen Wert einstellt und/oder nachstellt, zum Beispiel während eines Baujobs.
Wie in Figur 15a angedeutet, können in der Steuereinheit C zum Beispiel mehrere unterschiedliche Parameter oder Parametersätze P1 -P15 hinterlegt sein, wobei die hier gezeigten Parametersätze jeweils gekennzeichnet sind durch eine verwendete Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder ein oder mehrere
Umgebungsbedingungen und/oder einen gewünschten Verdichtungsgrad. Zum Beispiel kann der Parametersatz P1 für eine erste Partikelmaterial- Zusammensetzung stehen, mit der bei bestimmten Umgebungsbedingungen
Schichten mit einem ersten gewünschten Verdichtungsgrad (zum Beispiel„hoher" Verdichtungsgrad) aufgebracht werden sollen. Zum Beispiel kann der Parametersatz P2 für die erste Partikelmaterial-Zusammensetzung stehen, mit der bei bestimmten Umgebungsbedingungen Schichten mit einem zweiten gewünschten Verdichtungsgrad (zum Beispiel„niedriger" Verdichtungsgrad) aufgebracht werden sollen. Zum Beispiel kann der Parametersatz P3 für eine zweite Partikelmaterial- Zusammensetzung stehen, mit der bei bestimmten Umgebungsbedingungen
Schichten mit einem ersten gewünschten Verdichtungsgrad aufgebracht werden sollen etc. Ein Benutzer kann zum Beispiel an einer Bedienstation für die
Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder die ein oder mehreren
Umgebungsbedingungen und/oder den gewünschten Verdichtungsgrad einen jeweiligen Wert angeben bzw. eine entsprechende Auswahl treffen, woraufhin die Steuerung C einen zugehörigen Parameter oder Parametersatz auswählt. Die Steuereinheit C kann dann den (jeweiligen) Neigungswinkel α gemäß der
verwendeten Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder den ein oder mehreren Umgebungsbedingungen und/oder dem gewünschten Verdichtungsgrad auf einen anfänglichen Wert einzustellen, basierend auf dem ausgewählten Parametersatz. Wie ferner in Figur 15a angedeutet, kann der Steuereinheit C zum Beispiel optional ein momentaner/tatsächlicher Neigungswinkel α zugeführt werden, der von einem nicht-gezeigten Neigungssensor erfasst wird. Die Steuereinheit kann dabei ferner eingerichtet sein, um den Neigungswinkel α basierend auf dem von dem
Neigungssensor erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel zumindest anfänglich (zum Beispiel durch Steuern und/oder Regeln). Dadurch kann eine genaue
Einstellung des Neigungswinkels erfolgen, und ein Einstellungsfehler, der zum Beispiel auf einen Verschleiß und/oder Temperaturschwankungen zurückzuführen ist, kann von der Steuerung erkannt werden. Der Neigungswinkelsensor kann zum Beispiel ein oder mehrere Beschleunigungssensoren aufweisen. In Figur 7 ist beispielgebend ein solcher Neigungswinkelsensor Sa an der Trägerstruktur angebracht. Es versteht sich, dass der Neigungswinkelsensor Sa aber auch anders ausgeführt sein kann und/oder an einem anderen Ort platziert werden kann, zum Beispiel an dem Streichelement selbst. Wie ferner in Figur 15a angedeutet, kann der Steuereinheit C zum Beispiel optional ein momentaner Dichtewert p zugeführt werden (die Dichte bzw. den
Verdichtungsgrad einer aufgebrachten Schicht betreffend), der von einem nicht- gezeigten Dichtesensor erfasst wird. Die Steuereinheit kann dabei ferner eingerichtet sein, um den Neigungswinkel α basierend auf dem von dem Dichtesensor erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel nachzustellen (zum Beispiel durch Steuern und/oder Regeln). Dadurch kann zum Beispiel von der Steuerung vermieden oder zumindest erkannt werden, dass aufgrund einer Störgröße (zum Beispiel eine geänderte
Körnung eines Baumaterial-Gemischs) ein veränderter Verdichtungsgrad vorliegt, so dass möglicherweise ein mangelhaftes Bauteil gefertigt wird. Die Steuerung kann daraufhin eine Warnung ausgeben und/oder den Baujob unterbrechen und/oder eine Dichteregelung oder Dichtesteuerung durchführen, zum Beispiel um durch
Verändern des Neigungswinkels den (abweichenden) Dichtewert an einen Sollwert anzunähern. Der Dichtesensor kann zum Beispiel ein oder mehrere optische
Sensoren aufweisen, die eine aufgebrachte Schicht in zumindest Teilbereichen davon optisch abtasten, um daraus Rückschlüsse auf den Verdichtungsgrad der Schicht zu ziehen. In Figur 7 ist beispielgebend ein solcher optischer Sensor Sp an der Trägerstruktur des Beschichters angebracht. Es versteht sich, dass der
Dichtesensor Sa aber auch anders ausgeführt sein kann und/oder an einem anderen Ort platziert werden kann, zum Beispiel an dem Streichelement oder an dem
Lagerbock.
Der Dichtesensor und der Neigungswinkelsensor können zum Beispiel gemeinsam vorgesehen sein, oder es kann zum Beispiel nur einer der beiden Sensoren vorgesehen sein. In einer einfachen Ausgestaltung kann auch keiner der beiden Sensoren vorgesehen sein. In diesem Fall kann ein jeweiliger Parametersatz zum Beispiel lediglich einen Antriebsparameter aufweisen, zum Beispiel einen Drehwinkel eines Drehantriebs. Es sei angemerkt, dass ein oder mehrere der Parametersätze auch eine bewusste Variation des Verdichtungsgrad während eines Baujobs verursachen können, um zum Beispiel ein Bauteil mit unterschiedlichen Festigkeitszonen zu fertigen.
Wie in den Figuren 15b und 15c gezeigt, kann der Beschichter 3 zum Beispiel als bidirektionaler Beschichter ausgebildet sein, der eingerichtet ist, um Baumaterial auf einer Hinfahrt und einer Rückfahrt des Beschichters auszugeben, wobei der
Beschichter 3 auf jeder von zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Öffnung ein Streichelement 15a, 15b aufweist, so dass während der Hinfahrt (Figur 15c) aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem ersten Streichelement 15a überstreichbar ist und während der Rückfahrt (Figur 15b) aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem zweiten
Streichelement 15b überstreichbar ist, und wobei die Einstellvorrichtung 13
eingerichtet ist, um für die Hinfahrt den Neigungswinkel α der Streichfläche des ersten Streichelements 15a für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des
ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials und für die Rückfahrt den
Neigungswinkel α der Streichfläche des zweiten Streichelements 15b für eine
Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
Dabei wird die Einstellvorrichtung 13 derart von der Steuereinheit C angesteuert, dass sie den Beschichter 3 für die Hinfahrt in eine erste Richtung schwenkt (hier nach links), um dadurch den Neigungswinkel α der Streichfläche des ersten
Streichelements 15a für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und um den Beschichter 3 für die
Rückfahrt in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung schwenkt (hier nach rechts), um dadurch den Neigungswinkel α der Streichfläche des zweiten Streichelements 5b für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
Wie aus den Figuren 15b und 15c zudem ersichtlich, können bei einem Verfahren zum Aufbringen zweier Schichten aus partikelförmigem Baumaterial zum Beispiel: ein Beschichter 3 mit einem Behälter 17, der einen inneren Hohlraum hat, der mit partikelförmigem Baumaterial PM gefüllt ist und in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, in einer ersten Richtung über ein Baufeld hinweg bewegt werden, um während einer ersten Fahrt eine erste Schicht aus
Baumaterial auszubilden (siehe Figur 15c),
das während der ersten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige
Baumaterial mit einem ersten Streichelement 15a, von dem eine dem Baufeld zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen werden, um das
ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten, der Beschichter 3 in einer zweiten Richtung über das Baufeld hinweg bewegt werden (siehe Figur 15b), um während einer zweiten Fahrt eine zweite Schicht aus Baumaterial auszubilden,
das während der zweiten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige Baumaterial mit einem zweiten Streichelement 15b, von dem eine dem Baufeld zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen werden, um das
ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten,
der Beschichter 3 für die erste Fahrt in eine erste Richtung geschwenkt werden, um dadurch den Neigungswinkel α der Streichfläche des ersten
Streichelements 15a für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und
der Beschichter 3 für die zweite Fahrt in eine zweite Richtung geschwenkt werden, um dadurch den Neigungswinkel α der Streichfläche des zweiten
Streichelements 15b für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
Die Figuren 16a bis 16d zeigen Beschichteranordnungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die in Figur 16a gezeigte Beschichteranordnung ist der in Figur 15a gezeigten Beschichteranordnung ähnlich ausgebildet, und daher wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Wie gezeigt, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Beschichteranordnung 1 zum Beispiel einen„Behälter-Beschichter" 3 (zum Beispiel„Schlitz-Beschichter") aufweisen, der ein oder mehrere Streichelemente 15a, 15b aufweist. Die Beschichteranordnung 1 weist ferner eine Einsteilvorrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der (jeweiligen) Streichfläche variabel einzustellen. Die Einsteilvorrichtung 13 weist hier beispielgebend auf einen Linearantrieb 13a (zum Beispiel Hydraulik-Linearantrieb) und eine Anschlagstruktur mit mindestens einem Anschlag 13b. Der Anschlag 13b und somit der
Neigungswinkel kann manuell oder über einen Elektroantrieb eingestellt werden.
Figur 16b zeigt eine Beschichteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie gezeigt, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Beschichteranordnung 1 zum Beispiel einen„Behälter-Beschichter" 3 (zum Beispiel„Schlitz-Beschichter") aufweisen, der ein oder mehrere Streichelemente 15a, 15b aufweist. Die
Beschichteranordnung 1 weist ferner eine Einsteilvorrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der (jeweiligen) Streichfläche variabel einzustellen. Die Einstellvorrichtung 13 weist hier beispielgebend auf einen Schwenkantrieb, der ein Drehmoment ausgibt, und eine Anschlagstruktur mit mindestens einem Anschlag 13b. Der Anschlag 13b und somit der Neigungswinkel kann manuell oder über einen Elektroantrieb eingestellt werden. Figur 16c zeigt eine Beschichteranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie gezeigt, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Beschichteranordnung 1 zum Beispiel einen„Behälter-Beschichter" 3 (zum Beispiel„Schlitz-Beschichter") aufweisen, der ein oder mehrere Streichelemente 15a, 15b aufweist. Die
Beschichteranordnung 1 weist ferner eine Einstellvorrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der (jeweiligen) Streichfläche variabel einzustellen. Die Einstellvorrichtung 13 weist hier beispielgebend einen Linearantrieb 13a (zum
Beispiel elektrischer Linearantrieb) auf. Eine Anschlagstruktur ist gemäß dieser Ausführungsform nicht erforderlich, Der Neigungswinkel kann gemäß dieser
Ausführungsform direkt über den Antrieb 13a eingestellt werden.
Figur 16d zeigt eine Beschichteranordnung gemäß einer weiteren Äusführungsform. Wie gezeigt, kann gemäß dieser Äusführungsform eine Beschichteranordnung 1 zum Beispiel einen„Behälter-Beschichter" 3 (zum Beispiel„Schlitz-Beschichter") aufweisen, der ein oder mehrere Streichelemente 15a, 15 aufweist. Die
Beschichteranordnung 1 weist ferner eine Einstellvorrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel der (jeweiligen) Streichfläche variabel einzustellen. Die Einstellvorrichtung 3 weist hier beispielgebend einen Schwenkantrieb 13a (zum Beispiel elektrischer Schwenkantrieb) auf. Eine Anschlagstruktur ist gemäß dieser Äusführungsform nicht erforderlich. Der Neigungswinkel kann gemäß dieser
Äusführungsform direkt über den Antrieb 13a eingestellt werden.
Wie gezeigt, kann in jeder der vier beschriebenen Ausführungsformen der
Beschichter 3 zum Beispiel als schwenkbarer Beschichter ausgeführt sein. Hierzu kann der Beschichter 3 zum Beispiel an zumindest einer seiner Stirnseiten schwenkbar an einem Lagerbock 1 1 befestigt sein, zum Beispiel unter Verwendung eines Schwenkzapfens 12,
In jeder der vier beschriebenen Ausführungsformen kann die Einstellvorrichtung 13 also zum Beispiel als Schwenkvorrichtung ausgebildet sein, die eingerichtet ist, um den Beschichter 3 zu schwenken, um dadurch das mindestens eine Streichelement 15a zu schwenken und hierdurch den Neigungswinkel der Streichfläche einzustellen
In jeder der vier beschriebenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung 1 zum Beispiel eine (nicht gezeigte) Linearführungsstruktur aufweisen, entlang welcher der Beschichter 3 und/oder der Lagerbock 1 1 verfahrbar sind, zum Beispiel in den Figuren 16-16d von links nach rechts.
In jeder der vier beschriebenen Ausführungsformen kann die Beschichteranordnung 1 ferner eine wie in den Ansprüchen beschriebene Steuereinheit aufweisen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Beschichteranordnung (1) für einen 3D-Drucker (100), aufweisend:
einen Beschichter (3) mit einem Behälter (17), der einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial (PM) definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, und einem Streichelement (15a), von dem eine nach unten ausgerichtete Streichfläche ausgebildet ist und das eingerichtet ist, um aus der Öffnung ausgegebenes Baumaterial mit der Streichfläche zu überstreichen, um dadurch das ausgegebene Partikelmaterial zu nivellieren und/oder zu verdichten,
gekennzeichnet durch
eine Einstellvorrichtung (13), die eingerichtet ist, um einen Neigungswinkel (a) der Streichfläche variabel einzustellen.
2. Beschichteranordnung (1) nach Anspruch 1 , wobei die Einstellvorrichtung (13) einen Antrieb (13a) aufweist, mit dem der Neigungswinkel (a) der Streichfläche veränderbar ist.
3. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 2, wobei der Antrieb (13a) ein Linearantrieb oder ein Schwenk- oder Drehantrieb ist.
4. Beschichteranordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Antrieb (13a) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem hydraulischen Antrieb, einem pneumatischen Antrieb, einem elektrischen Antrieb und Kombinationen davon besteht.
5. Beschichteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Antrieb (13a) eingerichtet ist, um den Neigungswinkel (et) der Streichfläche
unmittelbar über den Antrieb selbst variabel einzustellen.
6. Beschichteranordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Einstellvorrichtung (13) ferner einen Anschlag (13b) aufweist, der eingerichtet ist, um eine von dem Antrieb (13a) erzeugte Bewegung auf ein bestimmtes Ausmaß zu begrenzen, um hierdurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche einzustellen.
7. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 6, wobei der Anschlag (13b) variabel einstellbar ist, so dass durch ein Verstellen des Endanschlags der
Neigungswinkel (a) der Streichfläche variabel einstellbar ist.
8. Beschichteranordnung (1) nach Anspruch 7, wobei der Anschlag (13b) elektrisch verstellbar ist.
9. Beschichteranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Einsteilvorrichtung (13) als Schwenkvorrichtung ausgebildet ist, die eingerichtet ist, um das Streichelement (15a) zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche einzustellen.
10. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 9, wobei die Schwenkvorrichtung eingerichtet ist, um den Beschichter (3) zu schwenken, um dadurch das
Stretchelement (15a) zu schwenken und hierdurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche einzustellen.
11. Beschichteranordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Lagerbock (11 ), an dem der Beschichter (3) schwenkbar
abgestützt ist.
12. Beschichteranordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Linearführungsstruktur (103), entlang welcher der Beschichter (3) und/oder der Lagerbock (1 1 ) aus Anspruch 11 verfahrbar sind.
13. Beschichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, femer aufweisend eine Steuereinheit (C), die mit der Einsteilvorrichtung (13), zum Beispiel mit dem Antrieb (13a) und/oder dem Anschlag (13b), in Verbindung steht und eingerichtet ist, um die Einstellvorrichtung derart anzusteuern, dass diese den Neigungswinkel (a) einstellt/verstellt, zum Beispiel auf einen anfänglichen Wert einstellt und/oder nachstellt, zum Beispiel während eines Baujobs.
14. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 13, wobei die Steuereinheit (C) eingerichtet ist, um den Neigungswinkel (a) gemäß einer verwendeten
Partikelmaterial-Zusammensetzung und/oder ein oder mehreren
Umgebungsbedingungen und/oder einem gewünschten Verdichtungsgrad auf einen anfänglichen Wert einzustellen, zum Beispiel basierend auf einem jeweils
zugehörigen, in der Steuereinheit hinterlegten Parameter oder Parametersatz.
15. Beschichteranordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
einen Neigungssensor (Sa), der eingerichtet ist, um einen Wert zu erfassen, der repräsentativ ist für den momentanen Neigungswinkel (a) der Streichfläche.
16. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 15, wobei der Neigungssensor (Sa) mit der Steuereinheit (C) aus Anspruch 13 oder 14 in Verbindung steht, und wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, den Neigungswinkel (a) basierend auf dem von dem Neigungssensor erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel auf einen anfänglichen Wert einzustellen und/oder nachzustellen.
17. Beschichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
einen Dichtesensor (Sp), der eingerichtet ist, um einen Wert zu erfassen, der repräsentativ ist für die Dichte einer aufgebrachten Schicht.
18. Beschichteranordnung (1 ) nach Anspruch 17, wobei der Dichtesensor (Sp) mit der Steuereinheit (C) aus einem der Ansprüche 13, 14 oder 16 in Verbindung steht, und wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet ist, den Neigungswinkel (a) basierend auf dem von dem Dichtesensor (Sp) erfassten Wert einzustellen, zum Beispiel nachzustellen, zum Beispiel um die Dichte auf einen Sollwert zu regeln und/oder einen Neigungswinkel-Soliwert in Abhängigkeit des erfassten Dichte-Werts zu verändern und/oder eine Störgröße zu reduzieren.
19. Beschichteranordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: der Beschichter (3) als bidirektionaler Beschichter ausgebildet ist, der eingerichtet ist, um Baumaterial auf einer Hinfahrt und einer Rückfahrt des
Beschichters auszugeben,
der Beschichter (3) auf jeder von zwei sich gegenüberliegenden Seiten der
Öffnung ein Streichelement (15a, 15b) aufweist, so dass während der Hinfahrt aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem ersten der Streichelemente überstreichbar ist und während der Rückfahrt aus der Öffnung ausgegebenes partikelförmiges Baumaterial mit einem zweiten der Streichelemente überstreichbar ist, und
die Einsteilvorrichtung (13) eingerichtet ist, um für die Hinfahrt den
Neigungswinkel (et) der Streichfläche des ersten Streichelements (15a) für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials und für die Rückfahrt den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des zweiten
Streichelements (15b) für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
20. Beschichteranordnung (1) nach Anspruch 19, wobei die Einstellvorrichtung (13) eingerichtet ist, den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des ersten
Streichelements (15a) und den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des zweiten Streichelements (15b) gemeinsam zu verstellen.
21. Beschichteranordnung (1) nach Anspruch 19 oder 20, wobei die
Einstellvorrichtung (13) eingerichtet ist, um den Beschichter (3) für die Hinfahrt in eine erste Richtung zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel (a) der
Streichfläche des ersten Streichelements (15a) für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und um den Beschichter (3) für die Rückfahrt in eine zweite, der ersten Richtung
entgegengesetzten Richtung zu schwenken, um dadurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des zweiten Streichelements (15b) für eine Niveliierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
22. 3D-Drucker (100), aufweisend eine Beschichteranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
23. Verfahren zum Aufbringen zweier Schichten aus partikelförmigem Baumaterial, wobei
ein Beschichter (3) mit einem Behälter (17), der einen inneren Hohlraum hat, der mit partikelförmigem Baumaterial (PM) gefüllt ist und in einer Öffnung zum
Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials mündet, in einer ersten Richtung über ein Baufeld hinweg bewegt wird, um während einer ersten Fahrt eine erste Schicht aus Baumaterial auszubilden,
das während der ersten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige Baumaterial mit einem ersten Streichelement (15a), von dem eine dem Baufeld zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen wird, um das ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten,
der Beschichter (3) in einer zweiten Richtung über das Baufeld hinweg bewegt wird, um während einer zweiten Fahrt eine zweite Schicht aus Baumaterial auszubilden,
das während der zweiten Fahrt aus der Öffnung ausgegebene partikelförmige Baumaterial mit einem zweiten Streichelement (15b), von dem eine dem Baufeld zugewandte Streichfläche ausgebildet ist, überstrichen wird, um das ausgegebene Partikelmaterial mit der Streichfläche zu nivellieren und/oder zu verdichten,
der Beschichter (3) für die erste Fahrt in eine erste Richtung geschwenkt wird, um dadurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des ersten Streichelements (15a) für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen, und
der Beschichter (3) für die zweite Fahrt in eine zweite Richtung geschwenkt wird, um dadurch den Neigungswinkel (a) der Streichfläche des zweiten
Streichelements (15b) für eine Nivellierung und/oder Verdichtung des ausgegebenen partikelförmigen Baumaterials einzustellen.
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