3D-Drucker zur additiven Fertigung eines mehrschichtigen Bauteils, Druckverfahren und Bauteil

Die Erfindung betrifft einen 3D-Drucker zur additiven Fertigung eines mehrschichtigen Bauteils, ein Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen, mehrschichtigen Bauteils und ein 3D-gedrucktes, mehrschichtiges Bauteil.

Mittels Photopolymerisation im Bad (vgl. DIN EN ISO 17296) können mehrschichtige Bauteile schichtweise strukturiert und aufgebaut werden. Entsprechende Druckapparate zeichnen sich dadurch aus, dass ein Rohmaterial in ein Bad hineingegeben oder auf eine sonstige Arbeitsfläche aufgetragen wird und anschließend in Kontakt mit einem mehrschichtigen Bauteil strukturiert und gehärtet wird. In einigen Verfahren wird nur jeweils eine Schicht eines Rohmaterials auf eine Arbeitsfläche aufgetragen und anschließend in Kontakt mit dem Bauteil strukturiert und gehärtet. Ein mehrschichtiges Bauteil entsteht durch Wiederholung der Schritte mit gegebenenfalls unterschiedlicher Struktur der auf das Bauteil übertragenen Schicht.

Übliche Methoden zur Strukturierung und Härtung des Rohmaterials sind Stereolithografie (SLA) oder Digital Light Processing (DLP). In diesen Verfahren wird das Rohmaterial von in der Regel programmierbaren digitalen Strahlungsquellen bestrahlt. SLA-Verfahren nutzen hierfür in der Regel schwenkbare Laser, während DLP-Verfahren beispielsweise Projektoren nutzen. Die Bestrahlung folgt einem vorbestimmten Muster. Das in diesem Fall photosensitive Rohmaterial härtet dann durch Photopolymerisation eines enthaltenen Bindemittels .

Die internationale Patentanmeldung WO 2015/107066 Al offenbart einen DLP-3D-Drucker, in dem das Rohmaterial auf ein Förderband aufgetragen und von diesem zur Arbeitsfläche transportiert wird. Da in der Regel nur ein Teil des zur Verfügung stehenden Rohmaterials zur Strukturierung der neuen Schicht verbraucht wird, muss mehr Rohmaterial eingesetzt werden als für die Fertigung des Bauteils notwendig ist. Der eingesetzte Überschuss an Rohmaterial macht das Druckverfahren ineffizient und teuer.

In der internationalen Patentanmeldung WO 2017/009368 Al wird ein weiterer 3D-Drucker mit Förderband offenbart. Das im Druckverfahren überbleibende Rohmaterial wird hier mittels einer Rückgewinnungsvorrichtung gesammelt und kann anschließend wieder im Fertigungsprozess eingesetzt werden.

Um mit einem zweiten Rohmaterial zu drucken, muss der gesamte Drucker umfassend die Rückgewinnungsvorrichtung gesäubert werden, um Rückstände des ersten Rohmaterials zu entfernen. Somit ist das Drucken eines Bauteils, welches mehrere Schichten verschiedener Materialien umfasst, nicht in einem Druckvorgang möglich.

Die US-Anmeldung US 2017/0182708 Al offenbart einen 3D- Drucker mit einer sich lateral bewegenden Arbeitsfläche. Mit Hilfe mehrerer Rohmaterialspender können hier verschiedene Rohmaterialien aufgetragen werden. Die Arbeitsfläche und das Bauteil müssen vor jedem Materialwechsel gesäubert werden. Eine Rückgewinnung überschüssigen Rohmaterials ist in der offenbarten Vorrichtung nicht vorgesehen. Eine Vielzahl von Bauteilen enthält mehrere Schichten, die verschiedene Materialien umfassen. Dies ist in der Regel in einem 3D-Druck nur mit aufwendigen Fertigungsverfahren möglich, in denen die einzelnen Bestandteile beispielsweise separat gedruckt werden und anschließend zusammengefügt werden. Zwar umfasst der Stand der Technik erste Ansätze zum Druck mehrschichtiger Bauteile, die verschiedene Materialien umfassen, doch sind diese aufgrund des einzusetzenden Überschusses an Rohmaterial und des apparativen Aufwandes ineffizient und teuer.

Das Ziel der Erfindung ist somit, einen 3D-Drucker und ein Druckverfahren anzugeben, mit denen ein mehrschichtiges Bauteil, welches verschiedene Materialien umfasst, auf effiziente, ressourcenschonende und kostengünstige Weise gefertigt werden kann.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 löst zumindest teilweise das beschriebene Problem.

Die vorliegende Erfindung offenbart einen 3D-Drucker zur additiven Fertigung eines mehrschichtigen Bauteils.

Der 3D-Drucker umfasst eine Arbeitsfläche, auf welcher der Druckvorgang stattfindet. Weiterhin umfasst der Drucker mindestens zwei bewegliche Spender, die ausgebildet sind, die Arbeitsfläche mit jeweils einem von mindestens zwei verschiedenen Rohmaterialien zu beschichten. Die Arbeitsfläche kann in einer Ausführungsform unbeweglich sein.

Die Spender können verschiedene technische Ausführungsformen umfassen. Beispielsweise können die Spender als Düsenbeschichter, als Spritzenpumpe, als Schlauchpumpe, als Tintenstrahlkopf, als Walzentransferapparat oder als Transferfilm ausgeführt sein.

Zumindest ein Teil einer vom Spender auf die Arbeitsfläche aufgetragenen Schicht des jeweiligen Rohmaterials wird während des Druckvorganges als eine Schicht an das Bauteil angefügt. Das Fertigungsverfahren ist hierbei ein additives Photopolymerisations-Verfahren . Die erste Schicht des Bauteils kann direkt an eine dafür vorgesehene Bauplatte gefügt werden. Die weiteren Schichten werden jeweils an die zuletzt gedruckte Schicht des Bauteils gefügt. An der Bauplatte wächst dann das gedruckte Bauteil Schicht für Schicht.

Zusätzlich umfasst der 3D-Drucker mindestens zwei bewegliche Rückgewinnungsvorrichtungen zur selektiven Rückgewinnung des jeweiligen Rohmaterials, welches beim Anfügen einer Schicht an das Bauteil nicht verbraucht wird, und zur Rückführung des zurückgewonnenen Rohmaterials in den jeweils zugehörigen Spender.

Die Rückgewinnungsvorrichtungen können wiederum technisch verschieden ausgeführt sein. Mögliche Ausführungsformen sind Saugdüsen, Wischer, Klingen oder Walzen.

Jedem einzelnen Rohmaterial ist also zum einen ein Spender zugeordnet, der nur dieses eine Rohmaterial aufträgt, und zum anderen eine Rückgewinnungsvorrichtung zugeordnet, die nur dieses eine Rohmaterial rückgewinnt und in den zugehörigen Spender rückführt.

So kann sichergestellt werden, dass sich die verschiedenen Rohmaterialien weder während des Fertigungsvorganges noch während der Rückgewinnung miteinander vermischen. Das überschüssige Rohmaterial kann also in gleichbleibender Qualität rückgewonnen werden und wieder in den Fertigungsprozess eingesetzt werden. Ein Drucker kann so auf effiziente und ressourcenschonende Weise in einem Druckvorgang ein Bauteil mit mehreren Schichten verschiedener Materialien drucken.

Aufgrund der Beweglichkeit der Spender kann die Rückführung des Rohmaterials zum jeweiligen Spender auf zwei Arten erfolgen. Zum einen kann die Rückgewinnungsvorrichtung mit einem Schlauch fest mit dem beweglichen Spender verbunden sein. Zum anderen kann das Rohmaterial von der Rückgewinnungsvorrichtung in eine Zuführungsvorrichtung rücktransportiert werden, aus welchem der Spender vor Beginn eines neuen Druckschrittes befüllt werden kann. In diesem Fall sind die Rückführungsvorrichtung und der Spender nicht fest miteinander verbunden.

Der bewegliche Spender ermöglicht es, den Ort der Materialzufuhr vom Ort der Fertigung zu entkoppeln. Die bewegliche Rückgewinnungsvorrichtung ermöglicht es, den Ort der Fertigung vom Ort der Materialrückgewinnung zu entkoppeln. Somit ist ein flexibler Aufbau des Druckers möglich .

Der 3D-Drucker kann weiterhin ein Fenster in der Arbeitsfläche umfassen, welches durchlässig für Strahlung ist. In diesem Fall umfasst der Drucker weiterhin eine Strahlungsquelle, die unter dem Fenster angeordnet ist, sodass sie durch das Fenster hindurch, das Rohmaterial auf dem Fenster belichten und somit härten kann. Die Strahlungsdurchlässigkeit der Arbeitsfläche ermöglicht das Härten des Rohmaterials per Belichtung. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich beispielsweise um einen Laser (SLA-Verfahren) oder einen Projektor (DLP-Verfahren). Unter Strahlung wird hier und im Folgenden sichtbares Licht, Licht im Infrarot(IR)- und Ultraviolett(UV)-Bereich, Röntgenstrahlung und sämtliche weitere Formen von elektromagnetischer Strahlung zusammengefasst.

Weiterhin kann der 3D-Drucker eine Bauplatte umfassen, an deren Unterseite das Bauteil hergestellt wird und das dort haftet, und die über der Arbeitsfläche parallel zu dieser angeordnet ist. Die Bauplatte kann normal zur Arbeitsfläche angehoben und gesenkt werden. Hierzu umfasst der 3D-Drucker ein Positionierungssystem, welches die Bauplatte anheben und absenken kann. Das Positionierungssystem legt somit den Abstand zwischen der zuvor gedruckten Schicht des Bauteils und der Arbeitsfläche fest. Die erste Schicht wird direkt auf die Bauplatte gedruckt. Der eingestellte Abstand gibt dann die Dicke der an das Bauteil anzufügenden Schicht vor.

An der Bauplatte können auch mehrere Bauteile haften, an die parallel neue Schichten gefügt werden. Alle Bauteile befinden sich bei dieser Ausgestaltung über der Arbeitsfläche und innerhalb der Fläche des strahlungsdurchlässigen Fensters.

Die während des Druckprozesses eingesetzten Rohmaterialien umfassen Pasten, die entweder ein keramisches oder ein metallisches oder ein organisches Pulver und ein photopolymerisierbares , also unter Strahlung polymerisierendes organisches Bindemittel beinhalten können. Ein solches Rohmaterial kann durch Bestrahlen mit Licht strukturiert und gehärtet werden. UV-Licht regt beispielsweise ein UV-empfindliches organisches Bindemittel zur Polymerisation an, wodurch im Rohmaterial gehärtete Strukturen ausgebildet werden.

An das Drucken können sich ein Entbinderungsprozess und ein Sinterprozess anschließen. Diese Prozesse werden durchgeführt, um das organische Bindemittel zu entfernen, sodass strukturierte Schichten verbleiben, die nur noch keramisches oder metallisches Material umfassen. Im Falle von Polymerschichten kann auf diese Schritte verzichtet werden.

So kann eine gewünschte mehrschichtige Struktur, welche keramische, metallische und Polymerschichten umfasst, im Bauteil eingestellt und erhalten werden.

In einer Ausführungsform sind der Spender und die Rückgewinnungsvorrichtung als ein einziges Bauelement ausgeführt. Das heißt, dass dasselbe Bauelement zur Beschichtung der Arbeitsfläche mit einem neuen Rohmaterial und zum Entfernen von übrigem, ungehärtetem Rohmaterial von der Arbeitsfläche benutzt wird. Dieses Bauelement umfasst beispielsweise einen Behälter zum Speichern des Rohmaterials, eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung der Arbeitsfläche, und eine Rückgewinnungsvorrichtung, die das Rohmaterial von der Arbeitsfläche rückgewinnt und in den Behälter befördert.

Die Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise als Düsenbeschichter, als Spritzenpumpe, als Schlauchpumpe oder als Tintenstrahlkopf ausgeführt sein. Die Rückgewinnungs vorrichtung kann beispielsweise als Saugdüse oder Klinge ausgeführt sein.

Das Bauelement kann beispielsweise ein lateral über die Arbeitsfläche bewegbares Element sein. Das Aufträgen des Rohmaterials auf die Arbeitsfläche und die Rückgewinnung können von diesem Bauelement gleichzeitig oder aber in getrennten Schritten durchgeführt werden, sodass das Bauelement in einem Schritt das jeweilige Rohmaterial entweder nur aufträgt oder nur rückführt.

Das Zusammenfassen von Spender und Rückgewinnungsvorrichtung in einem Bauelement verringert den apparativen Aufwand zur Konstruktion des 3D-Druckers. Weiterhin ermöglicht es die Durchführung der Auftragung und Rückgewinnung des Rohmaterials in einem Prozessschritt, wodurch das Druckverfahren effizienter gestaltet werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Spender in einem Bauelement ausgeführt. Das Bauelement kann somit zwei verschiedene Rohmaterialien auf die Arbeitsfläche auftragen. In einem Schritt wird jedoch immer nur ein Rohmaterial gleichzeitig aufgetragen. Das Bauelement ist so beschaffen, dass es sich lateral über die feste Arbeitsfläche bewegen kann. Das Bauelement kann weiterhin einen Behälter zum Speichern des Rohmaterials umfassen.

Die Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise wie oben genannt ausgeführt sein. Das Ausführen zweier Spender in einem Bauelement reduziert die Anzahl der erforderlichen Bauelemente und vereinfacht damit den apparativen Aufbau des 3D-Druckers .

Allgemein können die Spender immer einen Behälter zum Speichern des Rohmaterials und eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung der Arbeitsfläche mit Rohmaterial umfassen. Der Behälter zum Speichern des Rohmaterials kann von der Rückgewinnungsvorrichtung mit unverbrauchtem Rohmaterial wiederbefüllt werden. Hierzu kann die Rückgewinnungs vorrichtung eine Rückführungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Schlauch, umfassen, mit dessen Hilfe das Rohmaterial in dem Spender rücktransportiert wird. Der Transport kann durch eine Pumpe oder eine ähnliche Fördereinheit gefördert werden. Sind Spender und Rückgewinnungsvorrichtung in einem Bauelement ausgeführt, erübrigt sich die Rückführungs vorrichtung. Zusätzlich kann der Behälter auch mit neu hinzugefügtem Rohmaterial befüllt werden.

In einer Ausführungsform, beinhaltet der Behälter des Spenders eine Mischvorrichtung, mit welcher das zurückgeführte Rohmaterial und möglicherweise hinzugefügtes neues Rohmaterial durchmischt werden, um eine homogene Zusammensetzung einzelner gedruckter Schichten zu garantieren.

In einer weiteren Ausführungsform können mindestens zwei Rückgewinnungsvorrichtungen in einem Bauelement ausgeführt sein. Mögliche Ausführungsformen der Rückgewinnungs vorrichtung sind oben genannt. Das Bauelement kann weiterhin einen Behälter zum Speichern der jeweiligen Rohmaterialien umfassen. Die Ausführung zweier Rückgewinnungsvorrichtungen in einem Bauelement vermindert den apparativen Aufwand zur Konstruktion des 3D-Druckers.

Ein Bauelement kann in einer Ausführungsform zwei Spender und zwei Rückgewinnungsvorrichtungen umfassen. Eine Zusammenfassung dieser Komponenten vereinfacht den Aufbau des Druckers und ermöglicht die Rückgewinnung und Auftragung auch verschiedener Rohmaterialien in einem Prozessschritt, wodurch das Druckverfahren erheblich vereinfacht werden kann. In einem Schritt wird hierbei jedoch immer nur jeweils ein Rohmaterial aufgetragen und ein Rohmaterial rückgewonnen. Hierzu kann das Bauelement weiterhin zwei Behälter zur Speicherung der beiden unterschiedlichen Rohmaterialien umfassen .

Das Bauelement kann sich lateral über den gesamten für den Druckvorgang benutzten Bereich der Arbeitsfläche mit der Breite B und der Länge L bewegen. Hierbei kann beispielsweise eine erste Einheit des Bauelements dem Aufträgen und der Rückgewinnung eines ersten Rohmaterials dienen und eine zweite Einheit desselben Bauelements dem Aufträgen und der Rückgewinnung eines zweiten Rohmaterials dienen. Wurde das erste Rohmaterial auf der Arbeitsfläche aufgetragen und ein Druckvorgang mit diesem Rohmaterial durchgeführt, wird das Bauelement mit der ersten Einheit voran über die Arbeitsfläche bewegt, um das erste Rohmaterial rückzugewinnen. Dies kann beispielsweise über Ansaugen des ersten Rohmaterials erfolgen. Das Rohmaterial wird in einem ersten Behälter im Bauelement gespeichert. Die zweite Einheit des Bauelements, die im gleichen Schritt über die Arbeitsfläche bewegt wird, trägt ein zweites Rohmaterial auf die Arbeitsfläche auf, welches in einem zweiten Behälter im Bauelement gespeichert wird.

Die Anzahl der Bauelemente, Spender und Rückgewinnungs vorrichtungen des 3D-Druckers ist nicht beschränkt. Anstatt zwei kann der 3D-Drucker auch drei, vier oder mehr Spender und Rückgewinnungsvorrichtungen, denen jeweils ein eigenes Rohmaterial zugeordnet ist, umfassen. Ein einzelnes Bauelement kann alle oder mehrere dieser Spender und/oder Rückgewinnungsvorrichtungen umfassen. Alternativ können die einzelnen Spender und/oder Rückgewinnungsvorrichtungen auch in mehreren einzelnen Bauelementen ausgeführt sein. Eine höhere Anzahl an Bauelementen erhöht aber auch den apparativen Aufwand zur Konstruktion des 3D-Druckers.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der 3D-Drucker mindestens zwei Rinnen, die an verschiedenen Rändern der Arbeitsfläche angebracht sind, wobei die beweglichen Rückgewinnungsvorrichtungen das unverbrauchte Rohmaterial in die jeweils zugehörige Rinne schieben können. Jedem Rohmaterial ist in dieser Ausführungsform eine eigene Rinne zugeordnet .

Die Rückgewinnungsvorrichtungen sind beispielsweise als Wischer oder Klingen ausgeführt, die durch laterales Bewegen über die Arbeitsfläche das unverbrauchte Rohmaterial von der Arbeitsfläche in die zugehörige Rinne schieben. Die Rinne ist an eine Rückführungsvorrichtung angeschlossen, welche das Rohmaterial von der Rinne in einen zugehörigen Spender rückführt. Mehrere verschiedene Rinnen für verschiedene Rohmaterialien können an verschiedenen Seiten der Arbeitsfläche angebracht sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform bewegen sich die Rückgewinnungsvorrichtungen so über die Arbeitsfläche, dass sie bei einer vollständigen Bewegung über die Arbeitsfläche die zurückgebliebenen Rohmaterialien vollständig in die jeweils zugehörige Rinne schieben können.

In einer Ausführungsform umfasst der 3D-Drucker eine Säuberungsvorrichtung zum Säubern des Bauteils von Rohmaterial. Die Säuberungsvorrichtung kann ein Antriebssystem umfassen, mit dessen Hilfe die Säuberungs vorrichtung lateral entlang der Oberfläche des Bauteils bewegt werden kann. Bei der Säuberungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Saugdüse, eine Klinge oder eine Walze handeln. Die Säuberungsvorrichtung ist bevorzugt so angeordnet, dass sie im passiven Zustand lateral neben dem Bauteil positioniert ist und sich im aktiven Zustand lateral über die Oberfläche des Bauteils bewegen kann.

Für jedes Rohmaterial kann eine separate Säuberungs vorrichtung vorgesehen sein, sodass der Drucker mindestens zwei solche Säuberungsvorrichtungen umfasst.

Jede Säuberungsvorrichtung umfasst eine Rückführeinrichtung, wobei jede Rückführeinrichtung eine Fördereinrichtung umfasst, die das rückgewonnene Rohmaterial in den jeweils zugeordneten Spender rückführt. Die Fördereinrichtung ist beispielsweise eine Pumpe und die Rückführeinrichtung ein Schlauch. Die getrennten Rückführeinrichtungen stellen sicher, dass das Rohmaterial nicht vermischt wird und somit wiedereingesetzt werden kann.

In einer Ausführungsform kann die Rückführeinrichtung mit der Säuberungsvorrichtung identisch sein. Zum Beispiel kann eine Walze verwendet werden, die eine haftende Oberfläche aufweist und durch ein Abfahren der Bauteiloberfläche darauf zurückgebliebenes Rohmaterial entfernt. Anschließend kann die Walze durch ein Positionierungssystem zum Spender bewegt werden, wo das Rohmaterial von der Walze entfernt und in den Spender gefüllt wird. Eine solche Vorrichtung wird Walzentransferapparat genannt.

Alternativ kann die Säuberungsvorrichtung einen Transferfilm mit einer haftenden Oberfläche umfassen. Handelt es sich bei der Säuberungsvorrichtung um eine Saugdüse, kann die Rückführeinrichtung als Schlauch ausgeführt sein, welcher beispielsweise als Fördereinrichtung eine Pumpe oder ein Gebläse enthält. Bei Ausführung der Säuberungsvorrichtung als Klinge, die über die Oberfläche des Bauteils schabt, kann die Rückführeinrichtung eine unter dem Bauteil befindliche Wanne sein, die mit Hilfe eines Positionierungssystems zum Spender bewegt werden kann.

Die Erfindung offenbart weiterhin ein Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen, mehrschichtigen Bauteils und zur Rückgewinnung von unverbrauchtem Rohmaterial, welches die folgenden Schritte umfasst:

- Aufbringen einer Schicht eines Rohmaterials auf eine Arbeitsfläche durch Beschichten mit einem sich lateral über die Arbeitsfläche bewegenden Spender, wobei die Schichtdicke an Rohmaterial mindestens der gewünschten Schichtdicke einer an das Bauteil zu addierenden Schicht entspricht.

In der Regel ist ein Überschuss an Rohmaterial erforderlich, um eine unversehrte Schicht mit den gewünschten Maßen zu fertigen .

- In Kontakt bringen der Schicht des Rohmaterials mit einer zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils auf der Arbeitsfläche und strukturiertes Härten eines Teils des Rohmaterials zur Ausbildung einer neuen strukturierten Schicht des Bauteils.

Die erste Schicht des Bauteils wird in Kontakt mit der Oberfläche einer dafür vorgesehenen Bauplatte gefertigt. - Abheben des die neue Schicht umfassenden Bauteils von der Arbeitsfläche .

Durch das Abheben wird das Bauteil mit der aufgetragenen gehärteten Schicht vom nicht gehärteten Rohmaterial getrennt. Es ist möglich, dass ein Teil des überschüssigen Rohmaterials am Bauteil haften bleibt.

- Entfernen des übrigen Rohmaterials von der Arbeitsfläche mit Hilfe einer sich lateral über die Arbeitsfläche bewegenden Rückgewinnungsvorrichtung und Rückführung des Rohmaterials zu einem Spender.

Die Rückgewinnungsvorrichtung kann beispielsweise als Saugdüse, Klinge oder Walze ausgeführt sein und weiterhin eine Vorrichtung zur Rückführung eines Rohmaterials in den Spender umfassen. Im Falle der Saugdüse ist in der Regel im selben Bauelement wie die Rückgewinnungsvorrichtung ein Behälter zum Speichern des Rohmaterials vorhanden. Von diesem führt beispielsweise ein Schlauch entweder direkt zum zugehörigen Spender oder zu einem weiteren Behälter, aus dem der erste Spender befüllt werden kann. Der Spender und die Rückgewinnungsvorrichtung können auch wie oben beschrieben in ein und demselben Bauelement ausgeführt sein.

Im Falle einer Klinge oder eines Wischers wird das Rohmaterial in der Regel an eine seitlich an der Arbeitsfläche angebrachte Rinne geschoben, an die beispielsweise ein Schlauch zur Rückführung des Rohmaterials angebracht ist. Im Falle einer Walze kann die Rückgewinnungsvorrichtung als Transferwalzenmaschine ausgeführt sein. Die Transferwalze nimmt über ihre haftende Oberfläche Rohmaterial auf, kann anschließend zum Spender bewegt werden, und gibt dort das Rohmaterial wieder an den entsprechenden Spender ab.

- Wiederholen der zuvor genannten Verfahrensschritte mit demselben oder einem zweiten Rohmaterial und im letzten Fall einem zweiten Spender, wobei eine zweite Rückgewinnungs vorrichtung vorgesehen ist, sodass das erste und zweite Rohmaterial jeweils selektiv in den entsprechenden Spender rückgeführt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens werden die zuvor genannten Verfahrensschritte mit einem dritten oder weiteren Rohmaterial und einem dritten oder weiteren Spender sowie dritten oder weiteren Rückgewinnungsvorrichtungen wiederholt. Das dritte Rohmaterial wird selektiv in den entsprechenden Spender rückgeführt. Auch die weiteren Rohmaterialien werden jeweils selektiv in die entsprechenden weiteren Spender rückgeführt. Es findet keine Vermischung der Rohmaterialien statt, sodass diese wieder in das Druckverfahren eingesetzt werden können.

Die Arbeitsfläche selbst kann unbewegt bleiben. Dann werden im beschriebenen Verfahren bei Auftragung des Rohmaterials und bei Rückgewinnung des Rohmaterials die jeweiligen Spender und/oder Rückgewinnungsvorrichtungen jeweils lateral über die Arbeitsfläche bewegt. Durch diese laterale Bewegung können die Spender und Rückgewinnungsvorrichtungen den gesamten für den Druckvorgang genutzten Bereich der Arbeitsfläche erreichen .

In einer Ausführung des Verfahrens weist die Arbeitsfläche ein Fenster auf, das strahlungsdurchlässig ist. In seiner Abmessung weist das Fenster mindestens die Ausmaße der zu addierenden Schicht auf. Eine Bauplatte mit dem Bauteil wird über dem Fenster positioniert. Die Bauplatte wird normal zum Fenster abgesenkt bis die Distanz zwischen der Oberfläche des Bauteils und der Oberseite der Arbeitsfläche der gewünschten Schichtdicke der neuen, an das Bauteil zu addierenden strukturierten Schicht entspricht. Beim Druck der ersten Schicht des Bauteils wird die Bauplatte so abgesenkt, dass der Abstand zwischen der Oberfläche der Bauplatte und der Arbeitsfläche einer gewünschten Dicke der ersten Schicht entspricht .

In diesem Verfahren wird das Rohmaterial mittels Bestrahlung des mehrschichtigen Bauteils durch das Fenster zu einer neuen Schicht strukturiert und gehärtet. Hierfür umfasst das Rohmaterial ein Bindemittel, welches photosensitive Eigenschaften hat. Durch die Bestrahlung wird eine Polymerisation des Bindemittels hervorgerufen.

In dem Verfahren wird weiterhin die Bauplatte mit dem Bauteil und der darauf haftenden neuen Schicht von der Arbeitsfläche abgehoben. Hierzu ist zumindest in einer Ausführungsform die Haftung zwischen Bauteil und Bauplatte größer als die Haftung zwischen Bauteil und Arbeitsfläche. Diese größere Haftung des Bauteils an der Bauplatte wird durch Auswahl des Materials der Bauplatte und durch eine hohe Oberflächenrauigkeit der Bauplatte im Vergleich zur Arbeitsfläche sichergestellt. Eine hohe Rauigkeit erleichtert eine Haftung des Bauteils an der Bauplatte. Bei Auswahl des Bauplattenmaterials kann es vorteilhaft sein, ein Material mit ähnlichen Eigenschaften wie das Material des Bauteils zu wählen oder eine raustrukturierte Metallplatte. In einem Verfahren werden die folgenden anschließenden Schritte ausgeführt:

- Bereitstellen einer Säuberungsvorrichtung zum Säubern des Bauteils von Rohmaterial.

Die Säuberungsvorrichtung ist hier bevorzugt lateral neben dem Bauteil positioniert.

- Entfernen des überschüssigen Rohmaterials von der Oberfläche des Bauteils durch laterale Bewegung der Säuberungsvorrichtung entlang der Oberfläche des Bauteils.

Die Säuberungsvorrichtung kann beispielsweise eine Saugdüse, eine Klinge oder eine Walze sein.

- Rückführung des Rohmaterials in den dem Rohmaterial entsprechenden Spender durch eine zugehörige Rückführeinrichtung .

Im Falle der Saugdüse kann die Rückführeinrichtung beispielsweise ein Schlauch- oder ein Rohrsystem sein. Im Falle der Walze kann es sich um eine Transferwalzenmaschine handeln. Jedem Rohmaterial wird eine entsprechende Säuberungsvorrichtung mit entsprechender Rückführeinrichtung zugewiesen, sodass die Rohmaterialien nicht vermischt werden.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Bauteil, welches mehrere Schichten umfasst, die

- entlang einer ebenen Fläche voneinander abgegrenzt sind,

- unterschiedliche Materialien umfassen, und chemisch direkt miteinander verbunden sind.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Bauteil mit den zuvor genannten Eigenschaften, dessen Schichten jeweils eine Dicke von maximal 300 gm aufweisen. Bevorzugt weist ein Bauteil Schichten mit Schichtdicken zwischen 5 gm und 200 gm auf.

Die Schichten können sowohl lateral wie auch vertikal nebeneinander angeordnet sein. Die abgrenzenden Flächen zwischen unterschiedlichen Schichten können parallel zu den äußeren Oberflächen des Bauteils verlaufen. Die Materialien des Bauteils können verschiedene Metalle und Keramiken umfassen oder eines von beiden. Es sind keine zusätzlichen Verbindungsmittel, wie beispielsweise Klebstoffe, zwischen den einzelnen Keramik- beziehungsweise Metallschichten vorgesehen. Die Schichtdicken können im Druckverfahren variabel angepasst werden, sodass eine flexible Strukturierung des Bauteils möglich ist.

In einer Ausführungsform, liegt das Bauteil nach dem Drucken in einer ersten Struktur vor und umfasst ein Bindemittel. Durch einen Sinterschritt wird das Bindemittel entfernt und dabei die Struktur des Bauteils verändert. Nach dem Sintern liegt das Bauteil in einer gewünschten zweiten Struktur vor.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist aber nicht auf die beschriebenen oder dargestellten Formen und Beispiele beschränkt. Der Schutzumfang richtet sich nur nach den in den Ansprüchen offenbarten Merkmalen.

Die Zeichnungen zeigen: Figur 1 Schematische Darstellung im Querschnitt einer ersten Ausführungsform des 3D-Druckers mit zwei Spendern und Rückgewinnungsvorrichtungen in einem Bauelement.

Figur 2 Schematische Draufsicht auf die erste Ausführungsform des 3D-Druckers.

Figur 3 Schematische Darstellung im Querschnitt der ersten Ausführungsform des 3D-Druckers in einem Säuberungsschritt des Druckverfahrens.

Figur 4 Schematische Darstellung im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des 3D-Druckers mit zwei Spendern und Rückgewinnungsvorrichtungen in zwei getrennten Bauelementen.

Figur 5 Schematische Darstellung einer dritten

Ausführungsform des 3D-Druckers mit je vier Spendern und

Rückgewinnungsvorrichtungen in einer Draufsicht.

Figur 6 Schematische Darstellung eines gedruckten, mehrschichtigen Bauteils im Querschnitt.

Bei den Figuren handelt es sich um schematische Darstellungen. Die Figuren stellen keine maßstabsgerechten Abbildungen des 3D-Druckers dar. Dimensionen und Größenverhältnisse können von der in den Zeichnungen gezeigten Darstellungen abweichen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des 3D-Druckers 1. Der 3D-Drucker 1 ist zum Druck mit zwei verschiedenen Rohmaterialien ausgelegt. Der 3D-Drucker 1 umfasst ein bewegliches Bauelement 2, welches zwei Spender 3a und 3b und zwei Rückgewinnungsvorrichtungen 4a und 4b umfasst. Die Spender 3 sind beispielsweise als Düsenbeschichter ausgeführt. Die Rückgewinnungsvorrichtungen 4 sind beispielsweise als Wischer ausgeführt.

Das bewegliche Bauelement 2 ist beweglich über einer Arbeits fläche 5 angebracht. Das Bauelement 2 ist beispielsweise so dimensioniert, dass es in seiner längeren Ausdehnung zumindest einen für den Druckvorgang benötigten Abschnitt der Arbeitsfläche 5 abdecken kann. Hierzu zählen alle Bereiche der Arbeitsfläche 5 auf denen im Laufe des Druckvorganges Rohmaterial aufgetragen werden soll. Durch eindimensionale laterale Bewegung in der Ebene normal zu seiner längeren Seite kann das Bauelement 2 so jeden erforderlichen Abschnitt der Arbeitsfläche 5 erreichen.

Das Bauelement 2 ist in eine erste Einheit (in der Abbildung rechts) und eine zweite Einheit (in der Abbildung links) aufgeteilt. Die erste Einheit dient der Auftragung und Rückgewinnung des ersten Rohmaterials. Die zweite Einheit dient der Auftragung und Rückgewinnung des zweiten Rohmaterials .

Jede Einheit umfasst darüber hinaus einen Behälter 6 zur Speicherung von Rohmaterial. Diese Behälter 6 können mit Hilfe von Zuführungsvorrichtungen 7 befüllt werden. An einer ersten Seite der Arbeitsfläche 5 ist eine erste Zuführungs vorrichtung 7a zum Befüllen eines ersten Behälters 6a vorhanden, an einer zweiten Seite der Arbeitsfläche 5 ist eine Zuführungsvorrichtung 7b zum Befüllen eines zweiten Behälters 6b vorhanden. Die Zuführungsvorrichtungen 7 können von außen mit neu hinzugefügtem Rohmaterial befüllt werden. Weiterhin können die Zuführungsvorrichtungen 7 rückgewonnenes Rohmaterial, welches im Druckverfahren nicht verbraucht wurde, aufnehmen.

Zum Befüllen der Behälter 6a oder 6b des Bauelements 2, wird das Bauelement 2 auf die erste oder zweite Seite der Arbeitsfläche 5 verschoben. Befindet sich das Bauelement 2 beispielsweise am Rand der ersten Seite der Arbeitsfläche 5 kann der erste Behälter 6a von der ersten Zuführungs vorrichtung 7a befüllt werden. Gleiches gilt für die zweite Seite.

An der ersten und zweiten Seite der Arbeitsfläche 5 sind weiterhin direkt am Rand der Arbeitsfläche 5 zwei Rinnen 8 angebracht. Die erste Rückgewinnungsvorrichtung 4a, die als Wischer ausgeführt ist, wischt bei der Bewegung über die Arbeitsfläche 5 das verbliebene Rohmaterial in die erste Rinne 8a. Diese Rinne 8a ist über einen ersten Schlauch 9a mit der Zuführungsvorrichtung 7a verbunden. Der Schlauch 9a umfasst eine Pumpe der auch das Rohmaterial von der Rinne 8a zur Zuführungsvorrichtung 7a fördert. Gleiches gilt für die zweite Seite.

Die Arbeitsfläche 5 enthält weiterhin ein strahlungsdurchlässiges Fenster, das den größten Teil der Fläche einnimmt. Unterhalb des Fensters ist ein Projektor 10 angeordnet, der das Rohmaterial zwischen dem Fenster und bestehenden Bauteilen 11, das als neue Schicht an die Bauteile 11 addiert werden soll, in einem vorgegebenen Muster bestrahlt und dadurch strukturiert und härtet. Beispielhafte Lichtstrahlen 10b sind in der Figur dargestellt. Das Muster kann beispielsweise in Form einer auf den Projektor 7 aufgesetzten Maske definiert werden. Alternativ kann das Muster beispielsweise digital vorprogrammiert sein. Das Muster kann so gestaltet sein, dass die neue Schicht nach dem Aufdrucken auf das Bauteil 11 nur einen Bereich der Unterseite des bisherigen Bauteils 11 bedeckt. In einem späteren Druckvorgang kann somit auch eine weitere Schicht lateral neben eine bestehende Schicht gedruckt werden.

Mehrere Bauteile 11 sind an einer Bauplatte 12 angebracht.

Die Anzahl der möglichen angebrachten Bauteile 11 hängt von der Geometrie der Bauteile 11 und der Bauplatte 12 ab. Im vorliegenden Beispiel sind vier Bauteile 11 an der Bauplatte 12 angebracht. Die Bauplatte 12 umfasst eine Unterseite mit hoher Oberflächenrauigkeit, an der die Bauteile 11 gut haften. Die Bauplatte 12 ist parallel zur Arbeitsfläche 5 über dieser angeordnet.

Anhand eines Positionierungssystems 13 kann die Bauplatte 12 mit den Bauteilen 11 normal zur Arbeitsfläche 5 gehoben und gesenkt werden. Dazu ist das Positionierungssystem 13 mittig über der Arbeitsfläche 5 und vertikal zu dieser positioniert.

Weiterhin umfasst der 3D-Drucker 1 eine Säuberungsvorrichtung 14, die mit Hilfe eines Antriebssystems entlang der Unterseiten der Bauteile 11 bewegt werden kann. Das besagte Antriebssystem ist daher parallel zur Bauplatte 12 in genügend großem Abstand über der Arbeitsfläche 5 und vor bzw. hinter dem Positionierungssystem 13 positioniert. Die Säuberungsvorrichtung 14 ist in diesem Fall als Klinge ausgeführt, die unverbrauchtes Rohmaterial von den Bauteilen 11 abschaben kann.

Figur 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des 3D-Druckers 1 in der Draufsicht. Zwischen den beiden Rinnen 8a und 8b befindet sich die Arbeitsfläche 5, welche strahlungsdurchlässig ist. Die erste Rinne 8a ist mit der ersten Zuführungsvorrichtung 7a durch den ersten Schlauch 9a verbunden. Gleiches gilt für die zweite Seite. Jede Rinne mit Schlauch und Zuführungsvorrichtung ist einem spezifischen Rohmaterial zugeordnet. Die Rohmaterialien werden im Laufe des Druckverfahrens nicht gemischt. Somit wird die Reinheit der Rohmaterialien gewahrt, sodass diese wieder in das Verfahren eingesetzt werden können.

Das bewegliche Bauelement 2 erstreckt sich über eine für den Druckvorgang erforderliche Breite B der Arbeitsfläche 5. Es umfasst zwei Spender 3a und 3b, zwei Rückgewinnungs vorrichtungen 4a und 4b und zwei Behälter 6a und 6b zur Auftragung, Rückgewinnung und Speicherung der beiden Rohmaterialien .

Das bewegliche Bauelement 2 kann über eine für den Druckvorgang erforderliche Länge L der Arbeitsfläche 5 vom ersten Rand mit der ersten Rinne 8a bis zum zweiten Rand mit der zweiten Rinne 8b bewegt werden. Somit können sowohl die Spender 3a und 3b wie auch die Rückgewinnungsvorrichtungen 4a und 4b die gesamte Länge L abdecken.

Im in Figur 2 gezeigten Beispiel ist der erste Behälter 6a mit neuem Rohmaterial gefüllt. Das Bauelement 2 bewegt sich von der ersten zur zweiten Seite um übriges Rohmaterial (schraffierte Fläche) des vorherigen Druckvorgangs in die zweite Rinne 8b zu wischen und gleichzeitig an seiner rechten Seite ein zweites Rohmaterial (punktierte Fläche) mit Hilfe des ersten Spenders 3a aufzubringen. Weitere Elemente des 3D-Druckers 1, die in der Schnittdarstellung in Figur 1 vorhanden sind, sich aber oberhalb der Arbeitsfläche 5 befinden, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 2 nicht nochmal dargestellt.

In einem beispielhaften Verfahren trägt, in einem ersten Schritt A, der erste Spender 3a ein erstes Rohmaterial wie zuvor beschrieben auf die Arbeitsfläche 5 auf. Durch die laterale Bewegung des Spenders 3a über die Arbeitsfläche 5 kann diese vollständig mit Rohmaterial beschichtet werden.

Nach vollständigem Beschichten durch Aufträgen des Rohmaterials auf die Arbeitsfläche wird die Bauplatte 12 vom Positionierungssystem 13 (siehe Figur 1) in einem Schritt B so weit gesenkt, dass die Bauplatte 12 in Kontakt mit dem auf der Arbeitsfläche 5 aufgetragenen Rohmaterial tritt und der Abstand zwischen Bauplatte 12 und Arbeitsfläche 5 der gewünschten Dicke der neuen Schicht entspricht. Überflüssiges Rohmaterial wird hier beim Drucken der ersten Schicht an die Ränder der Bauplatte 9 verdrängt.

Anschließend wird im Schritt C das Rohmaterial unter der Bauplatte 12 von einem Projektor 10 mit Strahlung gemäß einem gewünschten Muster oder einer gewünschten Struktur beaufschlagt. Durch die Strahlung härtet das Material durch Photopolymerisation des organischen Bindemittels und bildet eine erste Schicht der Bauteile 11, die an der Bauplatte 12 haften bleibt. Die Bauplatte 12 kann nun mit Hilfe des Positionierungssystems 13 angehoben werden, wobei der Großteil des übrigen, nicht gehärteten Rohmaterials auf der Arbeitsfläche 5 zurückbleibt. Nach dem Anheben der Bauplatte 12 mit den daran haftenden Bauteilen 11, welches in Figur 3 dargestellt ist, wird in Schritt D wie zuvor beschrieben die Arbeitsfläche vom übrigen Rohmaterial mithilfe der beweglichen Rückgewinnungs vorrichtung 4a, die in diesem Fall als Wischer ausgeführt ist, vollständig gesäubert. Das übrige Rohmaterial wird dazu beispielsweise in die dafür vorgesehene Rinne 8a geschoben. Gleichzeitig kann von einem zweiten Spender 3b desselben Bauelements 2 bereits neues Rohmaterial aufgetragen werden.

Parallel dazu wird in Schritt E die Unterseite der neu gedruckten Schicht durch Abfahren der Oberfläche des Bauteils 11 mit der Säuberungsvorrichtung 14 (siehe Figur 3) gesäubert. Das so zurückgewonnene Rohmaterial wird ebenfalls in den zugehörigen Spender 3 rückgeführt.

Sobald die erste Schicht gedruckt und gesäubert worden ist und das erste Rohmaterial vollständig von der Arbeitsfläche 5 entfernt worden ist, kann eine zweite und dann weitere Schichten durch Wiederholen der genannten Verfahrensschritte mit gegebenenfalls anderer gehärteter Struktur auf das Bauteil 11 aufgebracht werden.

Ist für die zweite oder eine weitere Schicht ein anderes Rohmaterial vorgesehen und sind die einzelnen Spender 3 in einzelnen, getrennten Bauelementen ausgeführt (vgl. zweites Ausführungsbeispiel), wird der erste Spender 3a an den Rand der zugehörigen Seite der Arbeitsfläche 5 bewegt, sodass er das weitere Druckverfahren nicht blockiert. Stattdessen wird ein zweiter oder alternativ ein dritter Spender von einer zweiten oder dritten Seite der Arbeitsfläche 5 eingesetzt und das gesamte Verfahren mit einem weiteren Rohmaterial wiederholt . Da dann bereits mindestens eine Schicht des Bauteils 11 an der Bauplatte 12 haftet, wird in einem dem Schritt B entsprechenden Schritt F das Bauteil 11 so weit gesenkt, dass der Abstand zwischen Bauteil 11 und der Arbeitsfläche 5 der Dicke einer gewünschten neuen Schicht entspricht. Überflüssiges Rohmaterial wird dabei nun an die Ränder der bestehenden Schichten der Bauteile 11 verdrängt.

Das erste Rohmaterial ist zum Beispiel ein keramisches Rohmaterial, welches ein organisches Bindemittel enthält. Das zweite Rohmaterial ist beispielsweise eine metallische Paste, welche ebenfalls das organische Bindemittel enthält. Weitere Schichten können wieder dieselben oder weitere unterschiedliche Rohmaterialien enthalten. Jede Schicht kann mit unterschiedlicher Struktur bzw. als unterschiedliches Muster aufgebracht werden, sodass die Herstellung eines Bauteils mit beliebiger äußerer Raumform und beliebiger innerer Struktur erzeugt werden kann.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des 3D-Druckers 1. Das zweite Ausführungsbeispiel gleicht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst der 3D-Drucker 1 nun jedoch zwei getrennte und getrennt bewegbare Bauelemente 2a und 2b. Eine solche Ausführung wurde auch schon im zuvor beschriebenen Verfahren erwähnt. Jedes Bauelement 2 umfasst jeweils einen Spender 3, eine Rückgewinnungsvorrichtung 4 und einen Behälter 6. Ein Bauelement 2 ist jeweils einem Rohmaterial zugeordnet. Die beiden Bauelemente 2a und 2b können getrennt und unabhängig voneinander lateral über die Arbeitsfläche 5 bewegt werden. Beispielsweise kann zuerst das erste Rohmaterial (schraffiert) vom Spender 3b auf die Arbeitsfläche 5 aufgetragen werden, indem das Bauelement 2b über die Arbeitsfläche 5 von der Rinne 8b zur Rinne 8a bewegt wird. Hierzu wurde der Behälter 6b des Bauelements 2b zuvor mit entsprechendem Rohmaterial durch die Zuführungsvorrichtung 7b befüllt. Das Bauelement 2a befindet sich während dieses Vorganges unbewegt an dem Rand der Arbeitsfläche 5, an dem die Rinne 8a angebracht ist, sodass es das Bauelement 2b nicht behindert.

Ist das erste Rohmaterial vollständig aufgetragen wird der eigentliche Druckvorgang analog zu den Schritten B, C und E des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführt. Das Bauelement 2b befindet sich während des Druckvorgangs auf der Seite der Rinne 8a. Nach dem Drucken bewegt sich das Bauelement 2b zurück in Richtung der Rinne 8b, um mit Hilfe der Rückgewinnungsvorrichtung 4b das übrige, nicht gehärtete Rohmaterial vollständig von der Arbeitsfläche 5 zu entfernen.

Dann kann in einem weiteren Schritt durch den Spender 3a des Bauelements 2a analog zum ersten Rohmaterial ein zweites Rohmaterial (punktiert) auf der Arbeitsfläche 5 aufgetragen werden. Das Bauelement 2b bewegt sich hierzu von der Rinne 8a zur Rinne 8b. Solche unabhängigen Bauelemente 2 erleichtern vor allem die Integration weiterer Bauelemente 2 zum Druck mit drei, vier oder mehr Rohmaterialien.

In der vorliegenden Figur 4 ist das zweite Rohmaterial bereits auf dem gesamten für den Druckvorgang benutzten Bereich der Arbeitsfläche 5 aufgetragen. Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des 3D-Druckers 1, welches im Wesentlichen den beiden vorherigen Ausführungs beispielen gleicht. Der 3D-Drucker 1 umfasst hier vier getrennte und getrennt bewegbare Bauelemente 2, die jeweils Spender 3, Rückgewinnungsvorrichtungen 4 und Behälter 6 umfassen .

Weitere Elemente des 3D-Druckers 1, die sich oberhalb der Arbeitsfläche 5 befinden, sind aus Gründen der Übersicht lichkeit in Figur 5 weggelassen.

Das dritte Ausführungsbeispiel des 3D-Druckers unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen durch die folgenden Modifikationen. Zusätzlich zu den Rinnen,

Schläuchen und Zuführungsvorrichtungen an erster und zweiter Seite sind auch an den beiden weiteren Seiten der Arbeitsfläche 5 Rinnen 8c, 8d, Schläuche 9c, 9d und Zuführungsvorrichtungen 7c, 7d für zwei weitere Rohmaterialien angebracht. Der Drucker kann somit mit vier verschiedenen Rohmaterialien drucken.

Die Arbeitsfläche 5 hat eine quadratische Form, sodass die Rinnen 8a, 8b und Bauelemente 2a, 2b an erster und zweiter Seite parallel zueinander angeordnet sind, während die beiden zusätzlichen Rinnen 8c, 8d und Bauelemente 2c, 2d vertikal dazu angeordnet sind. Die beiden zusätzlichen Rinnen und Bauelemente sind wiederum parallel zueinander angeordnet.

Im vorliegenden Beispiel sind die beweglichen Bauelemente 2b, c und d am Rand der Arbeitsfläche 5 neben ihrer jeweiligen Rinne 9b, c und d angeordnet. Diese Bauelemente befinden sich nicht im aktiven Einsatz. Andererseits bewegt sich das Bauelement 2a, welches an der ersten Seite durch die Zuführungsvorrichtung 7a befüllt wurde über die Arbeitsfläche 5, um die Arbeitsfläche 5 mit einem ersten Rohmaterial (punktiert) zu beschichten.

Figur 6 zeigt beispielhaft und schematisch ein gedrucktes, mehrschichtiges Bauteil 11. Das Bauteil 11 umfasst hier vier vertikal gestapelten Ebenen 15a bis 15d, die sechs Schichten 16a bis 16f umfassen. Die erste und die dritte Ebene (15a,

15c) von unten umfassen jeweils zwei Schichten (16a, 16b,

16d, 16e). Die oberste Schicht 16f entspricht der im Druckprozess zuerst gefertigten Schicht. Die in der Figur untersten Schichten 16a und 16b wurden im Druckprozess zuletzt gefertigt.

Das Bauteil 11 umfasst Schichten dreier unterschiedlicher Materialien, die durch unterschiedliche Schraffuren dargestellt sind. Eines der drei Materialien ist ein Metall, die andern sind zwei unterschiedliche Polymere oder Keramiken .

Die Abgrenzung zwischen den Schichten verläuft jeweils entlang einer ebenen Grenzfläche parallel zu den Außenseiten 17 des Bauteils 11. Die einzelnen Schichten können eine horizontale Ebene des Bauteils 11 voll umfassen, wie die zweite und vierte Schicht (16c, 16f) von unten im vorliegenden Bauteil 11. Die Schichten können aber auch lateral nebeneinander vorliegen wie in der ersten und dritten Ebene (15a, 15c) des Bauteils 11.

Die Schichtdicken des Bauteils 11 können variieren. Die oberste Schicht 16f im dargestellten Bauteil 11 ist dünner, die untersten beiden Schichten 16a und 16b sind dicker als die übrigen Schichten des Bauteils 11.

Zwischen den beschriebenen Schichten existieren keine weiteren Zwischenschichten oder Verbindungsschichten, wie beispielsweise Klebeschichten.

BezugsZeichen:

1 3D-Drucker

2 ein kombiniertes Bauelement

2a-d vier einzelne Bauelemente 3,3a-b Spender 4,4a-b Rückgewinnungs orrichtung 5 Arbeitsfläche

6,6a-b Behälter 7,7a-d ZuführungsVorrichtung 8,8a-d Rinne 9,9a-d Schlauch 10 Projektor 10b Lichtstrahl 11 Bauteile 12 Bauplatte

13 PositionierungsSystem

14 SäuberungsVorrichtung

15a-15d Ebenen des Bauteils 11 16a-l6f Schichten des Bauteils 11 17 Außenseite des Bauteils 11 B Breite der Arbeitsfläche 5 L Länge der Arbeitsfläche 5