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Title:
ADDITIVE MANUFACTURING APPARATUS FOR EXTRUSION-BASED PRODUCTION OF A SHAPED BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/228863
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an additive manufacturing apparatus (1) for extrusion-based production of a shaped body (25) starting from a construction material (2) in the form of a granulate and/or a powder, comprising: - a plasticising device (3), in which the powdered or granular construction material (2) can be or is plasticised, - a printing nozzle (5) which is provided with an outlet opening (4) and by means of which the plasticised construction material (2) can be or is applied selectively depending on the range in a construction plane (6) in order to form the shaped body (25), - a first connecting conduit (7) by means of which the construction material (2) can be or is guided at least temporarily from a discharge (9) of the plasticising device (3) to the outlet opening (4) of the printing nozzle (5), and - a further connecting conduit (8) by means of which the construction material (2) can be or is guided at least temporarily to a receiving region (10) which does not correspond to the outlet opening (4) of the printing nozzle (5).

Inventors:
TAGSCHERER NEVINE (DE)
REINHARDT ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/059391
Publication Date:
November 03, 2022
Filing Date:
April 08, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B29C64/106; B29C48/25; B29C64/209; B29C64/227; B29C64/357; B33Y10/00; B33Y30/00
Foreign References:
DE102018216149A12020-03-26
DE102016213439A12018-01-25
DE102018216152A12020-03-26
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Additive Fertigungsvorrichtung (1) zur extrusionsbasierten Herstellung eines Formkörpers (25) ausgehend von einem in Form eines Granulats und/oder eines Pulvers vorliegenden Baumaterial (2), umfassend

- eine Plastifiziereinrichtung (3), in welcher das pulver- und/oder granulatartige Baumaterial (2) plastifizierbar ist bzw. plastifiziert wird,

- eine mit einer Austrittsöffnung (4) versehene Druckdüse (5), vermittels der das plastifizierte Baumaterial (2) in eine Bauebene (6) selektiv bereichsabhängig zur Ausbildung des Formkörpers (25) aufbringbar ist bzw. aufgebracht wird,

- einen ersten Verbindungskanal (7) vermittels dem zumindest temporär das Baumaterial (2) von einem Ausgang (9) der Plastifiziereinrichtung (3) zu der Austrittsöffnung (4) der Druckdüse (5) führbar ist bzw. geführt wird und

- einen weiteren Verbindungskanal (8), vermittels dem zumindest temporär Baumaterial (2) zu einem Aufnahmebereich (10) führbar ist bzw. geführt wird, der nicht der Austrittsöffnung (4) der Druckdüse (5) entspricht.

2. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlussmittel (11) in dem ersten Verbindungskanal (7) angeordnet oder ausgebildet ist, wobei das Verschlussmittel (11) eingerichtet ist, einen Volumenstrom des durch den Verbindungskanal (7) geführten plastifizierten Baumaterials (2) zu verändern, insbesondere zu regeln, bevorzugt ist das Verschlussmittel (11) als Nadelventil ausgebildet.

3. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verbindungskanal (7) ein erstes und in dem wenigstens einen weiteren Verbindungskanal (8) zumindest ein weiteres Verschlussmittel (12) angeordnet oder ausgebildet sind, wobei der Öffnungsgrad der Verschlussmittel (11, 12) regulierbar ist, bevorzugt ist zumindest das weitere Verschlussmittel (12) als Nadelventil ausgebildet. 4. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad der wenigstens zwei Verschlussmittel (11, 12) über eine Steuereinheit (13) regulierbar, insbesondere Steuer- und/oder regelbar, ist.

5. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Baumaterial (2) zumindest teilweise aus Kunststoff besteht, bevorzugt wird ein Kunststoff und Fasern, insbesondere Kurzfasern, umfassendes Baumaterial (2) verwendet. 6. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (10), in welchen der weitere Verbindungskanal (8) mündet, ein Baumaterialsammelreservoir (14) umfasst, in welchem das in dem weiteren Verbindungskanal (8) geführte Baumaterial (2) aufnehmbar ist bzw. aufgenommen wird, bevorzugt ist das Baumaterialsammelreservoir (14) als ein lösbar mit der additiven Fertigungsvorrichtung (1) verbindbarer Baumaterialsammelbehälter ausgebildet. 7. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromab der Plastifiziereinrichtung (3) gelegene weitere Verbindungskanal (8) mit seinem Austrittbereich (15) mit einem Zuführabschnitt (16) der Plastifiziereinrichtung (3) verbunden, sodass das von dem Verbindungskanal (8) geführte Baumaterial (2) einem plastifiziereinrichtungsseitigen Plastifizierungsprozess zur Plastifizierung des Baumaterials (2) zuführbar ist bzw. zugeführt wird.

8. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Robotereinheit (17) eingerichtet ist, eine, zumindest die Druckdüse (5) umfassende, Druckeinrichtung (18) zu tragen und diese Druckeinrichtung (18) derart über die Bauebene (6) zu bewegen, um selektiv bereichsabhängig Baumaterial (2) auf die Bauebene (6) zur Ausbildung des Formkörpers (25) aufzubringen.

9. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifiziereinrichtung (3) wenigstens ein als Schnecke, insbesondere als Schneckenextruder, ausgebildetes Förder- und/oder Druckerzeugungsmittel umfasst.

10. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifiziereinrichtung (3) und/oder eine zumindest eine Druckdüse (5) umfassende Druckeinrichtung

(18) mit einem Heizmittel (19) versehen ist, vermittels dem thermische Energie an ein in der Plastifiziereinrichtung (3) und/oder in der Druckeinrichtung (18) geführtes Baumaterial (2) übertragbar ist.

11. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kanalabschnitt (20) stromab des Ausgangs (9) der Plastifiziereinrichtung (3) ein Abzweig (21) ausgebildet ist, an welchem der erste und der wenigstens eine weitere Verbindungskanal (7, 8) abzweigen.

12. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verschlussmittel (11, 12) in der Nähe der Druckdüse (5) und/oder in der Nähe des Aufnahmebereichs (10) angeordnet ist, bevorzugt ist das erste Verschlussmittel (11) in der Nähe der Druckdüse (5) und das weitere Verschlussmittel (12) in der Nähe des Aufnahmebereichs (10) angeordnet.

13. Additive Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Fertigungsvorrichtung (1) zur Extrusion eines pulver- und/oder granulatförmiges Baumaterials (2) nach Art eines Extrusion Additive Manufacturing Verfahrens (EAM) und/oder Fused Deposition Modeling

Verfahrens (FDM) und/oder Fused Filament Fabrication Verfahrens (FFF) und/oder Fused Layer Modeling Verfahrens (FLM) eingerichtet ist. 14. Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens eines Formkörpers (25) unter Verwendung einer additiven Fertigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vermittels eines ersten Verschlussmittels (11) die Zuführung von plastifizierten Baumaterial (2) zur Austrittsöffnung (4) der Druckdüse (5) und vermittels eines weiteren Verschlussmittels (12) die Zuführung von plastifizierten Baumaterial (2) zu einem Aufnahmebereich (10) reguliert wird, bevorzugt wird im Zustand eines geschlossenen ersten Verschlussmittels (11) und eines geöffneten weiteren Verschlussmittels (12) die Zuführung von wenigstens einem Teil des Baumaterials (2), insbesondere die Zuführung des gesamten Baumaterials (2), zum Aufnahmebereich (10) über den weiteren Verbindungskanal (8) ausgeführt.

Description:
Additive Fertigungsvorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung eines

Formkörpers

Die Erfindung betrifft ein additives Fertigungsverfahren zur extrusionsbasierten Herstellung eines Formkörpers.

Aus dem Stand der Technik sind Extrusionsverfahren bekannt, die eine Plastifizierung eines in Form von Granulat vorliegenden Baumaterials vorsehen. Das Baumaterial wird anschließend in ein mit einer Kavität versehenes Formwerkzeug eingespritzt, ausgehärtet und damit ein in seiner Form einem Negativabbild der Kavität entsprechender Formkörper ausgebildet.

Ferner sind im Stand der Technik als Fused Deposition Modeling (FDM) oder als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnete additive Fertigungsverfahren bekannt, welche die Verwendung eines strangförmigen Ausgangsmaterials als Baumaterial vorsehen, welcher einer beheizten Austrittsdüse zugeführt und durch die Austrittsdüse an bzw. auf einer Bauebene selektiv bereichsabhängig abgelegt wird.

Nachteilig ist es hierbei, dass bei der Verwendung von strangförmigen Ausgangsmaterial bzw. von Baumaterial in Form eines Filaments die aus der Düse austretende Menge an Baumaterial pro Zeiteinheit beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Maßnahme eine Beschleunigung des Aufbauprozesses bei einem gleichzeitigen Erreichen einer hohen Qualität des herzustellenden Formkörpers ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch eine additive Fertigungsvorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung eines Formkörpers ausgehend von einem in Form eines Granulats und/oder eines Pulvers vorliegenden Baumaterials gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine additive Fertigungsvorrichtung zur extrusionsbasierten Herstellung eines Formkörpers ausgehend von einem in Form eines Granulats und/oder eines Pulvers vorliegenden Baumaterial, umfassend eine Plastifiziereinrichtung, in welcher das pulver- und/oder granulatartige Ausgangsbaumaterial plastifizierbar ist bzw. plastifiziert wird. Als auf einer Extrusion basierend ist hierbei zu verstehen, dass eine feste bis dickflüssige härtbare Massen unter Druck kontinuierlich aus einer formgebenden Düse bzw. einer auch als Öffnung oder Matrize bezeichnete Öffnung herausgepresst wird. Hierbei können Baumaterialstränge (Extrudat) auf einer Bauebene abgelegt werden. Dadurch, dass als Ausgangsmaterial ein in Form von Pulver oder von Granulat vorliegendes Baumaterial verwendet wird, das eine z. B. einen Schneckenextruder umfassende Plastifiziereinrichtung durchläuft, kann eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erreicht bzw. ein hoher Volumenstrom an plastifizierten Baumaterial an der Öffnung der Druckdüse zum Ablegen auf der Bauebene bereitgestellt werden. Hierdurch lassen sich signifikant höhere Materialablageraten (Baumaterialvolumen pro Zeiteinheit) erreichen als bei einem ein Baumaterial in strangförmiger bzw. filamentartiger Ausgangsform verwendenden Vorrichtungsaufbau.

Zur Plastifizierung wird das pulver- und/oder granulatartige bzw. das pulver- und/oder granulatförmige Baumaterial durch die Plastifiziereinheit einem vordefinierten Druckbereich und einem vordefinierten Temperaturbereich überführt. In dieser plastifizierten Form wird das Baumaterial einer mit einer Austrittsöffnung versehenen Druckdüse zugeführt. Vermittels dieser Druckdüse wird das plastifizierte Baumaterial in eine Bauebene, insbesondere schichtweise, selektiv und bereichsabhängig zur Ausbildung des Formkörpers aufgebracht bzw. abgelegt. Die additive Fertigungsvorrichtung weist nun einen ersten Verbindungskanal auf, vermittels dem zumindest temporär das Baumaterial von einem Ausgang der Plastifiziereinrichtung zu der Austrittsöffnung der Druckdüse führbar ist bzw. überführbar ist. Ferner weist die additive Fertigungsvorrichtung einen weiteren Verbindungskanal auf, vermittels dem zumindest temporär Baumaterial zu einem Aufnahmebereich führbar ist bzw. geführt wird, wobei dieser Aufnahmebereich nicht der Austrittsöffnung der Druckdüse entspricht. Mit anderen Worten sieht die additive Fertigungsvorrichtung zwei Verbindungskanäle vor, wobei ein erster das Baumaterial zur Ausbildung des Formkörpers über die Austrittsöffnung der Druckdüse an bzw. auf der Bauebene ablegt und einen weiteren Verbindungskanal vermittels dem das Baumaterial nicht zu der Druckdüse, sondern zu einem von der Druckdüse entfernt angeordneten Aufnahmebereich zuführt. Allgemein kann der erste Verbindungskanal als Hauptkanal und der wenigstens eine weitere Verbindungskanal als Bypass bezeichnet werden, da dieser die Zuführung des Baumaterials zur Druckdüse umgeht. In diesem Verständnis kann von einem Hauptstrom des Baumaterials über den ersten Verbindungskanal und einen Nebenstrom des Baumaterials über den wenigstens einen weiteren Verbindungskanal gesprochen werden.

Durch das Vorsehen der Möglichkeit des Führens von Baumaterial über den Nebenstrom bzw. durch das Vorsehen des weiteren Verbindungskanals bzw. des Bypasses, kann zumindest ein Mindestvolumenstrom, insbesondere der gesamte Volumenstrom, an Baumaterial zumindest temporär überden Bypass geführt werden, sodass trotz eines nicht erfolgenden Ablegens von Baumaterial über die Druckdüse an bzw. auf der Bauebene, die Plastifiziereinrichtung keine oder nur eine geringfügige Anpassung deren Steuerungs- und/oder Betriebsparameter erfordert. Mit anderen Worten kann unabhängig von der über die Druckdüse abgelegten Menge an Baumaterial die Plastifiziereinrichtung in einem beliebig(en) (hohen) Betriebsmodus gefahren werden, da das durch die Plastifiziereinrichtung angetriebene Baumaterial über den weiteren Verbindungskanal bzw. über den Bypass ausweichen kann. Mit anderen Worten kann trotz geschlossenem oder in seiner Volumenstromförderung begrenzten ersten Verbindungskanals bzw. Hauptkanals ein Abstoppen der Plastifiziereinrichtung verhindert werden, bzw. diese weiterlaufen, sodass etwaige anlauf- und verzögerungsbedingte Prozessschwankungen reduziert oder verhindert werden können. Beispielsweise ist der wenigstens eine weitere Verbindungskanal stromab des Ausgangs der Plastifiziereinrichtung angeordnet oder ausgebildet, wobei vermittels dem weiteren Verbindungskanals zumindest temporär Baumaterial zu einem Aufnahmebereich geführt wird oder führbar ist. Unter einem schichtweisen Aufbau kann verstanden werden, dass nachdem Material in einer Bauebene appliziert bzw. abgelegt wurde, eine Bauplatte und/oder eine, die Druckdüse umfassende Druckeinrichtung relativ zu dem bislang applizierten Baumaterial entlang einer Hochachse bzw. in Z-Richtung verfährt, sodass es zu einer (Parallel-)Verschiebung der Bauebene relativ zu dem bislang applizierten Baumaterial kommt. In dieser neuen Positionierung der Druckdüse in Z-Richtung wird in der dann vorliegenden Bauebene wieder Baumaterial appliziert und damit eine auf der ersten Schicht aufgebaute weitere Schicht aufgebaut. Dieser Prozess erfolgt analog zur Ausbildung einer Vielzahl an Schichten, sodass im Ergebnis ein schichtweise aufgebauter Formkörper hergestellt wird.

Es ist möglich, dass ein Verschlussmittel in dem ersten Verbindungskanal angeordnet oder ausgebildet ist, wobei das Verschlussmittel eingerichtet ist, einen Volumenstrom bzw. einen Massenstrom des durch den Verbindungskanal geführten plastifizierten Baumaterials zu verändern, insbesondere zu regeln. Sofern hierin von einer Regelung und/oder Steuerung gesprochen wird, umfasst diese stets eine zumindest temporäre oder eine permanente Steuerung und/oder Regelung im engeren Sinne. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Verschlussmittels, kann die Menge an über die Druckdüse ausgegebenen bzw. abgelegten Baumaterials zwischen einem Wert von 0 und 100% der maximal möglichen Austrittsmenge betragen. Bevorzugt ist das Verschlussmittel als Nadelventil ausgebildet.

Sofern wenigstens ein Verschlussmittel als Nadelventil ausgebildet ist, kann dieses derart ausgebildet bzw. ausgelegt sein, dass es jeglichen Totraum im Bereich der Druckdüse durchfährt und damit etwaiges dort „verharrendes“ Material ausräumt. Mit anderen Worten ist während der Offenstellung des Verschlussmittels ein nadelförmiges Verschlusselement gänzlich zurückgezogen, sodass sich im Bereich des zurückgezogenen Verschlussmittels ein Freiraum ergeben kann, in welchem sich Baumaterial ablagert. Im Zuge der Auslegung des Verschlussmittels kann das Verschlusselement derart bewegt werden, dass dieses den Ablagerungsort des Baumaterials durchfährt und damit etwaiges an diesem Ort abgelagertes Baumaterial herausführt, sodass ein Reinigungs- bzw. Wartungsprozess diesbezüglich entfallen kann oder weniger häufig ausgeführt werden muss.

In dem ersten Verbindungskanal kann beispielsweise ein erstes und in dem wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zumindest ein weiteres

Verschlussmittel angeordnet oder ausgebildet sein, wobei der Öffnungsgrad der Verschlussmittel regulierbar, insbesondere regelbar bzw. steuerbar, ist. Auch das weitere Verschlussmittel kann beispielsweise als Nadelventil ausgebildet sein. Dabei kann das Nadelventil einen mit einem Gewinde versehenen nadelförmigen Ventilkolben umfassen. Diese kann z. B. in eine kleine Öffnung temporär einragen und damit eine präzise Regulierung der Strömung bzw. des Volumenstroms des durch diese Öffnung hindurchgeführten Baumaterials regulieren. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das wenigstens eine dem Hauptkanal zugeordnete erste Ventilmittel und das dem Nebenkanal bzw. dem weiteren Verbindungskanal zugeordnete wenigstens eine weitere Ventilmittel jeweils als Nadelventil ausgebildet sind.

Wenigstens ein Verschlussmittel, insbesondere beide Verschlussmittel, kann bzw. können beispielsweise nahe an dem jeweiligen Austrittsort (z. B. Austrittsbereich bzw. Druckdüse) bzw. der angeordnet oder ausgebildet sein. Damit kann sich das in dem ersten Verbindungskanal bzw. in dem Hauptkanal angeordnete Verschlussmittel nahe an der Austrittsöffnung der Druckdüse befinden. Analog kann ein weiteres, in dem weiteren Verbindungskanal bzw. im Bybass, angeordnetes Verschlussmittel nahe an dem Austrittsbereich des weiteren Verbindungskanals bzw. nahe an dem Aufnahmebereich befinden. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Verschlussmittel in der Nähe bzw. nahe der Druckdüse und/oder in der Nähe bzw. nahe des Aufnahmebereichs angeordnet sein. Bevorzugt ist das erste Verschlussmittel in der Nähe der Druckdüse und das weitere Verschlussmittel in der Nähe des Aufnahmebereichs angeordnet. Beispielsweise ist das wenigstens eine Verschlussmittel in der Nähe der Austritte (d. h. z. B. Druckdüse bzw. Austrittsbereich des weiteren Verbindungskanals) des Baumaterial aus einer wenigstens eine Druckdüse umfassenden Druckeinheit angeordnet.

Eine nahe Anordnung des Verschlussmittels meint hierbei, dass das Verschlussmittel näher an der Druckdüse bzw. an dem Austrittsbereich angeordnet ist als an dem Ausgang der Plastifiziereinrichtung, insbesondere als an dem Ausgang eines Schneckenextruders. Beispielsweise ist das Verschlussmittel in der zur Druckdüse bzw. zum Austrittsbereich zugewandten Hälfte, bevorzugt Viertel, besonders bevorzugt Sechstel, höchst bevorzugt Zehntel, der Kanalstrecke von dem Ausgang der Plastifiziereinrichtung, insbesondere von dem Ausgang des Schneckenextruders, zu dem Austrittsöffnung der Druckdüse bzw. zu dem Austrittsbereich des weiteren Verbindungskanals angeordnet. Auch kann wenigstens ein Verschlussmittel unmittelbar stromauf der Druckdüse und/oder unmittelbar stromauf des Austrittsbereichs des weiteren Verbindungskanals angeordnet sein. Durch die hierdurch erreichten kurzen Wege des Baumaterials stromab der Verschlussmittel kann der Anteil des hinsichtlich seiner Bewegung nicht oder nur eingeschränkt im Prozess kontrollierbaren Baumaterials kleingehalten werden.

Der Öffnungsgrad bzw. der Grad der freigegebenen Durchtrittsöffnung der wenigstens zwei Verschlussmittel kann beispielsweise über eine Steuereinheit regulierbar, d. h. z. B. Steuer- und/oder regelbar, sein. Die steuereinheitsseitige Regulierung des Öffnungsgrads des wenigstens einen, insbesondere beider, Verschlussmittel kann beispielsweise kontinuierlich bzw. stufenfrei erfolgen. Der, insbesondere zentralen, Steuereinheit können beispielsweise (a) Steuerungs- und/oder Regelungsdaten einer Robotersteuerung und/oder einer Heizeinrichtungssteuerung und/oder einer Plastifiziereinrichtungssteuerung und/oder (b) Sensordaten einer Fertigungsvorrichtungssensorik (z. B. Temperatursensor, Beschleunigungssensor, optischer Sensor, Servomotordaten und/oder Positionssenordaten) zugeführt werden. Beispielsweise erfolgt eine Auswertung der der Steuereinheit zugeführten Daten, wobei insbesondere basierend auf diesen zugeführten Daten modifizierte Steuerungs- und/oder Regelungsinformationen ausgegeben werden können. Durch das Zusammenführen der Daten in der Steuereinheit kann es beispielsweise ermöglicht werden, dass Steuerungsdaten eines als Schneckenextruder ausgebildeten Bestandteils der Plastifiziereinrichtung sowie die Verfahrsteuerungsdaten eines Roboters derart aufeinander abgestimmt werden, dass ein Deaktivieren der Schneckenextruder erfolgt, wenn die Druckdüse vermittels des Roboters einen längeren Fahrweg ohne Ablegen von Baumaterial über der Bauebene ausführt bzw. entsprechend verfahren wird. Während dieser Deaktivierung der Plastifiziereinrichtung, insbesondere während der Deaktivierung des Schneckenextruders, können beide Verschlussmittel, bevorzugt über die

Steuereinheit gesteuert, in eine Schließstellung verbracht werden oder eine Schließstellung einnehmen. Ein längerer Fahrweg kann beispielsweise mindestens eine Länge aufweisen, welche länger als ein Zehntel, bevorzugt länger als ein Sechstel, besonders bevorzugt länger als ein Viertel, besonders bevorzugt länger als ein Drittel, höchst bevorzugt länger als die Hälfte, der maximalen Bauraumlänge in der entsprechenden Ausrichtung entspricht.

Das verwendete Baumaterial kann beispielsweise zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen, bevorzugt wird ein Kunststoff und Fasern, insbesondere Kurzfasern, umfassendes Baumaterial verwendet. Dabei kann das Baumaterial zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, aus Kunststoff gebildet sein. Beispielsweise wird ein Baumaterial eingesetzt, welches 15 bis 40 Gew.-% eines nicht aus Kunststoff bestehendes Fasermaterials und einer Polymermatrix besteht. Optional können Kohlenstoff-Fasern (Carbon), insbesondere Kohlstoff-Kurzfasern, als einem Kunststoffgranulat zugegebener Baumaterialbestandteil dem Extrusionsprozess zugegeben werden. Als Kurzfaser kann Fasermaterial eingesetzt werden, welches zu mindestens 50 %, bevorzugt zu mindestens 75 %, besonders bevorzugt zu mindestens 80 %, höchst bevorzugt zu mindestens 85 %, eine Faserlänge im Bereich von 30 bis 300 Mikrometern aufweist. Beispielsweise werden zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, geschredderte Faserreste bei und/oder nach einer Granulierung des Baumaterials beigemischt.

Das in dem vorliegenden Verfahren verwendete Baumaterial kann beispielsweise zumindest als Bestandteil, insbesondere vollständig, einen thermoplastischen Kunststoff umfassen, welcher bevorzugt auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 420 °C, insbesondere 180 °C bis 300 °C, aufgeschmolzen wird. Damit kann die additive Fertigungsvorrichtung, insbesondere die Plastifiziereinrichtung, geeignete Mittel aufweisen, z. B. Heizmittel, welche es ermöglichen, den thermoplastischen Kunststoff entsprechend aufzuheizen. Diese Mittel können beispielsweise als Heizpatrone oder als Heizmantel ausgebildet sein. Zur Verwendung können bevorzugt die folgenden thermoplastische Kunststoffe mit den entsprechenden Schmelzetemperaturen eingesetzt werden: Polyamid 6 (PA 6) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 240 °C und 290 °C; Polyamid 66 (PA 66) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 260 °C und 300 °C; Polycarbonat (PC) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 270 °C und 320 °C; Polymethylmethacrylat (PMMA)mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 200 °C und 290 °C; Polypropylen (PP) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 200 °C und 300 °C; Polyethylen (PE) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 180 °C und 300 °C; Polystyrol (PS) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 180 °C und 280 °C; Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 200 °C und 260 °C; Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer (ABS) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 200 °C und 300 °C; Acrylnitril- Styrol-Acrylat- Copolymer (ASA) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 200 °C und 250 °C oder Polyoxymethylen (POM) mit einer Schmelzetemperatur im Bereich von 180 °C und 230 °C. Der Aufnahmebereich, in welchen der weitere Verbindungskanal mündet, kann beispielsweise ein Baumaterialsammelreservoir umfassen, in welchem das in dem weiteren Verbindungskanal geführte Baumaterial aufnehmbar ist bzw. aufgenommen wird. Damit wird ein Teil des von der Plastifiziereinrichtung plastifizierten Baumaterials über den ersten Verbindungskanal (Hauptverbindungskanal) der Druckdüse und ein weiterer Teil des plastifizierten Baumaterials dem Baumaterialsammelreservoir zugeführt. Folglich können in einem beispielhaften Betriebsmodus der Fertigungsvorrichtung in den wenigstens zwei Verbindungskanälen, d. h. in dem Hauptverbindungskanal und in wenigstens einem weiteren Verbindungskanal, gleichzeitig Baumaterial gefördert bzw. geführt werden. Beispielsweise kann das Baumaterialsammelreservoir als ein lösbar mit der additiven Fertigungsvorrichtung verbindbarer Baumaterialsammelbehälter ausgebildet sein, sodass dieser im Bedarfsfall aus der additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere temporär, entnommen werden kann. Der bestimmungsgemäß vorliegende eingesetzte Zustand kann beispielsweise über einen fertigungsvorrichtungsseitigen Sensor erfasst und beispielsweise ein entsprechendes Zustandssignal an eine Steuereinrichtung übertragen werden. Beispielsweise ist der stromab der Plastifiziereinrichtung gelegene weitere

Verbindungskanal (Bypass) mit seinem Austrittbereich mit einem Zuführabschnitt der Plastifiziereinrichtung verbunden, sodass das von dem Verbindungskanal geführte Baumaterial einem plastifiziereinrichtungsseitigen Plastifizierungsprozess zur Plastifizierung des Baumaterials zuführbar ist bzw. zugeführt wird. Mit anderen Worten kann das dem Hauptstrom nicht zugeführte und damit über den weiteren Verbindungskanal (Nebenstrom bzw. Bypass) abgeführte Baumaterial der Plastifiziereinrichtung wieder zugeführt werden, um dort erneut einem Plastifizierungsprozess unterzogen zu werden. Das wieder der Plastifiziereinrichtung zugeführte Baumaterial kann dabei mit dem erstmal bzw. neu dem pastifizierungseinrichtungsseitigen Plastifizierungsprozess zugeführten Baumaterial zugefügt oder beigemischt werden. Beispielsweise kann ein vermittels einer Granulierungseinrichtung ausgeführter Granulierungsprozess dem Wiederzuführung des in dem weiteren Verbindungskanal geführten Baumaterials in den Plastifizierungsprozess vorgeschaltet sein. Damit kann zunächst das in dem weiteren Verbindungskanal geführte Baumaterial in Granulat geformt bzw. verarbeitet (z. B. geschreddert) und danach der Plastifiziereinrichtung, insbesondere vor oder nach einer Vermischung mit erstmals der Plastifiziereinrichtung zugeführten Baumaterial, zugeführt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass eine Robotereinheit eingerichtet ist, eine, zumindest die Druckdüse umfassende, Druckeinrichtung zu tragen und diese Druckeinrichtung derart über die Bauebene zu bewegen, um selektiv bereichsabhängig Baumaterial auf die Bauebene zur Ausbildung des Formkörpers aufzubringen. Durch die Verlagerung der wenigstens einen, eine Druckdüse umfassenden Druckeinrichtung über eine Bauebene kann die Größe des Bauraums bzw. die maximal möglichen Abmessungen des vermittels der Druckeinrichtung aufgebauten Formkörpers erweitert werden. Die Robotereinheit kann beispielsweise nach Art eines Knickroboters ausgebildet sein. Eine Robotereinheit zur Bewegung der die Druckdüse umfassenden Druckeinrichtung kann z. B. ein wenig dynamisches Verhalten aufweisen. So ist es möglich, dass aufgrund einer Vielzahl bevorstehender abzufahrender Wegpunkte für eine Bewegung des Roboters diese Wegpunkte zeitlich gedrängt bevorstehen und damit ein nur kurzer Zeitraum „vorausgeplant“ werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass die Plastifiziereinrichtung und die durch die Plastifiziereinrichtung bewegte Baumaterial einer gewissen Trägheit in deren Betriebsansteuerung unterliegt, welche keine adäquate Abstimmung dieser Betriebsregelung der Plastifiziereinrichtung, insbesondere der Schneckenextruder der Plastifiziereinrichtung, dahingehend erlaubt, dass diese bei einer verzögerten Bewegung des Roboters eine entsprechend reduzierten Materialaustrag aus der Druckdüse aufgrund der Förderfunktion der Plastifiziereinrichtung, insbesondere der Schneckenextruder der Plastifiziereinrichtung, ermöglicht. Auch bei einer Erhöhung der

Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters und damit der Erhöhung der Bewegung der Druckdüse über der Bauebene kann meist keine derart flinke Erhöhung der Förderwirkung der Plastifiziereinrichtung, insbesondere eines Schneckenextruders der Plastifiziereinrichtung, erfolgen. Jedoch kann durch eine gezielte Ansteuerung der Verschlussmittel im Zusammenhang mit dem vorgehaltenen weiteren Verbindungskanal bzw. dem Bypass eine adäquate Regulierung der

Baumaterialabgabe aus der Druckdüse ermöglicht werden. So kann über das dem Hauptkanal bzw. dem ersten Verbindungskanal zugeordnete Verschlussmittel hinreichend schnell auf eine Veränderung der Verfahrgeschwindigkeit der, insbesondere über eine Robotereinheit bewegten, Druckdüse mit einer Veränderung des Durchlassquerschnitts des Verschlussmittels reagiert werden. Dadurch dass der weitere Verbindungskanal bzw. der Bypass vorgehalten wird, kann dieser die im ersten Verbindungskanal bzw. im Hauptkanal reduzierte Baumaterial Menge abführen, wodurch eine rasche Verringerung des durch die Druckdüse ausgegebenen Baumaterials ohne eine zwingende Veränderung der Baumaterialförderwirkung der Plastifiziereinrichtung, insbesondere des

Schneckenextruders der Plastifiziereinrichtung, ermöglicht wird.

Die Plastifiziereinrichtung kann beispielsweise wenigstens ein als Schnecke, insbesondere ein als Schneckenextruder, ausgebildetes Förder- und/oder Druckerzeugungsmittel umfassen. Zusätzlich oder alternativ zu einer Schnecke oder zu einem Schneckenextruder kann die Plastifiziereinrichtung wenigstens ein Kolbensystem umfassen, vermittels dem eine Druckerzeugung und/oder eine

Drucksteuerung und/oder eine Plastifizierung des zu plastifizierenden pulver- und/oder granulatartigen Baumaterials und/oder des plastifizierten Baumaterials ausführbar ist. Die Plastifiziereinrichtung und/oder eine zumindest eine Druckdüse umfassende Druckeinrichtung kann beispielsweise mit einem Heizmittel versehen sein bzw. ein Heizmittel umfassen, vermittels dem thermische Energie an ein in der Plastifiziereinrichtung und/oder in der Druckeinrichtung geführtes Baumaterial übertragbar ist. Das Heizmittel kann bzgl. seiner Heizleistung bzw. Heizintensität und/oder bzgl. eines Orts der jeweiligen Heizleistungen bzw. Heizintensitäten steuerbar ausgebildet sein. Diese Steuerung kann vorzugsweise vermittels der Steuereinheit, welche beispielsweise zumindest ein Verschlussmittel eines Verbindungskanals steuert, gesteuert werden. Es ist möglich, dass in einem Kanalabschnitt stromab des Ausgangs der Plastifiziereinrichtung ein Abzweig ausgebildet ist, an welchem der erste und der wenigstens eine weitere Verbindungskanal, d. h. z. B. der Hauptkanal und der Bypass, abzweigen. Mit anderen Worten wird an dieser Y-Verbindung ein plastifiziereinrichtungsseitig zugeführtes plastifiziertes Baumaterial wahlweise oder gleichzeitig dem ersten und wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zugeführt. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann beispielsweise der Abzweig eine erste, dem ersten Verbindungskanal zugeordnete Durchtrittsöffnung und eine zweite, dem wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zugeordnete Durchtrittsöffnung umfassen, wobei die erste Durchtrittsöffnung eine Durchtrittsfläche aufweist, welche größer oder gleich der Durchtrittsfläche der wenigstens einen zweiten Durchtrittsöffnung ist, bevorzugt ist die Durchtrittsfläche der ersten Durchtrittsöffnung mindestens um den Faktor 1,3, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1,7, höchst bevorzugt mindestens um den Faktor 2,5, größer als die Durchtrittsfläche der wenigstens einen weiteren Durchtrittsöffnung. Durch eine in dieser Weise erfolgende unterschiedliche Auslegung der Durchtrittsöffnungen der Verbindungskanäle kann in einem Betriebsmodus, in welchem das Baumaterial durch beide Verbindungskanäle gleichzeitig geführt wird, ein vorbestimmter Volumenstrom an Baumaterial für die jeweiligen Verbindungskanäle eingestellt werden. Diese Einstellung kann beispielsweise auch dann ermöglicht werden, wenn nur in einem der beiden Verbindungskanäle, insbesondere in dem ersten Verbindungskanal bzw. in dem zur Druckdüse führenden Hauptverbindungskanal, ein Verschlussmittel angeordnet ist.

Die additive Fertigungsvorrichtung ist zur Extrusion eines pulver- und/oder granulatförmigen Baumaterials eingerichtet, wobei ein Verfahren nach Art eines „Extrusion Additive Manufacutring“ Verfahrens (EAM) und/oder „Fused Deposition Modeling“-Verfahrens (FDM) und/oder „Fused Filament Fabrication“ Verfahrens (FFF) und/oder „Fused Layer Modeling“ Verfahrens (FLM) ausgeführt wird. Das jeweilige Verfahren sieht hierbei eine extrudierende Verarbeitung des pulver- und/oder granulatförmigen Baumaterials vor bzw. das Baumaterial durchläuft einen entsprechenden Extrusionsprozessschritt, bevor es selektiv bereichsabhängig auf der Bauebene zur Ausbildung des Formkörpers aufgebracht wird. Hierbei wird ein zunächst pulver- oder granulatförmiges Baumaterial vermittels der Plastifiziereinrichtung plastifiziert und einer Druckdüse zugeführt, wobei vermittels der Druckdüse das plastifizierte Baumaterial selektiv bereichsabhängig auf einer Bauebene zur Ausbildung des Formkörpers abgelegt wird. Im Bereich der Bauebene härtet dabei das aus der Druckdüse ausgegebene Baumaterial aus und erstarrt, sodass ein in seiner Form bestimmt vorliegender Formkörper erzeugt wird. Neben der additiven Fertigungsvorrichtung betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens eines Formkörpers unter Verwendung einer hierin beschriebenen additiven Fertigungsvorrichtung. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens kann hierbei die gleichzeitige oder wechselweise Führung bzw. den Transport von Baumaterial durch den ersten Verbindungskanal zu einer Druckdüse und durch wenigstens einen weiteren Verbindungskanal zu einem Aufnahmebereich umfassen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass vermittels eines ersten Verschlussmittels die Zuführung von plastifizierten Baumaterial zur Austrittsöffnung der Druckdüse und vermittels eines weiteren Verschlussmittels die Zuführung von plastifizierten Baumaterial zu einem Aufnahmebereich reguliert wird. Bevorzugt wird im Zustand eines zumindest teilweise, insbesondere vollständig, geschlossenen ersten Verschlussmittels und eines zumindest teilweise, insbesondere vollständig, geöffneten weiteren Verschlussmittels die Zuführung von wenigstens einem Teil des Baumaterials, bevorzugt die Zuführung des gesamten Baumaterials, zum Aufnahmebereich über den weiteren Verbindungskanal ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass wenn vermittels einem Verschlussmittels die Zuführung von plastifizierten Baumaterial zur Austrittsöffnung der Druckdüse regelbar ist, in einem Zustand eines gänzlich geschlossenen ersten Verschlussmittels die Zuführung von Baumaterial zum Aufnahmebereich über den wenigstens einen weiteren Verbindungskanal ausgeführt werden kann, hierbei kann der weitere Verbindungskanal selbst ein, insbesondere regulierbares,

Verschlussmittel umfassen oder ohne Verschlussmittel versehen sein, sodass dieser stets zur Durchleitung von Baumaterial zur Verfügung steht. Unabhängig davon, ob der weitere Verbindungskanal ein Verschlussmittel aufweist, kann der Vorteil erreicht werden, dass die Plastifiziereinrichtung, insbesondere ein Schneckenextruder einer Plastifiziereinrichtung, bevorzugt konstant oder mit einer definierten

Mindestgeschwindigkeit, weiterlaufen kann, selbst dann, wenn kein Baumaterial aus der Druckdüse herausgeführt bzw. appliziert wird. Insbesondere wird ein abruptes Stoppen und Wiederanläufen und die hiermit verbundenen Verzögerung bzw. die Trägheit des Gesamtsystems zumindest reduziert, da die Plastifiziereinrichtung gänzlich oder zumindest auf einem Mindestmaß bzgl. deren

Baumaterialförderfunktion weiterlaufen kann.

Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen additiven Fertigungsvorrichtung sind auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar bzw. anzuwenden.

Die Erfindung ist beispielhaft in der Zeichnung näher erläutert, diese zeigt eine Prinzipdarstellung einer additiven Fertigungsvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels.

Die Figur zeigt eine additive Fertigungsvorrichtung 1 zur extrusionsbasierten Herstellung eines Formkörpers 25 ausgehend von einem in Form eines Granulats und/oder eines Pulvers vorliegenden Baumaterial 2, umfassend eine Plastifiziereinrichtung 3, in welcher das pulver- und/oder granulatartige Baumaterial 2 plastifizierbar ist bzw. plastifiziert wird. Die Plastifiziereinrichtung 3 umfasst hierbei einen Behälter (s. Zuführabschnitt 16) in welchem das Granulat aufgenommen ist und zu einem Schneckenextruder 24 geführt wird. Über eine mit einer Austrittsöffnung 4 versehene Druckdüse 5 wird das plastifizierte Baumaterial 2 in eine Bauebene 6 selektiv bereichsabhängig zur Ausbildung des Formkörpers 25 aufgebracht. Über einen ersten Verbindungskanal 7 (Hauptkanal) wird zumindest temporär das Baumaterial 2 von einem Ausgang 9 der Plastifiziereinrichtung 3 zu der Austrittsöffnung 4 der Druckdüse 5 geführt. Ferner ist ein weiterer Verbindungskanal 8 (Bypass) vorgesehen, vermittels dem zumindest temporär oder stets Baumaterial 2 zu einem Aufnahmebereich 10 führbar ist bzw. geführt wird, der nicht der

Austrittsöffnung 4 der Druckdüse 5 entspricht. Der Aufnahmebereich 10 kann bereits durch eine Öffnung einer Düse (nicht dargestellt) ausgebildet sein, welche sich am Ende des weiteren Verbindungskanal 7 befindet und das Baumaterial 2 aus einer die Druckdüse 9 umfassenden Dosiereinrichtung 18 ausgibt bzw. freigibt und hierbei nicht die Druckdüse 9 zum Aufbau des Formkörpers 25 selbst ausbildet.

Beispielsweise kann diese Düse bzw. der Aufnahmebereich 10 einen Freiraum bilden, in welchen das Baumaterial 2 aus dieser Düse, insbesondere an einer beliebig Stelle eines Bauraums, herausführt. In dem ersten Verbindungskanal 7 kann ein (erstes) Verschlussmittel 11 angeordnet oder ausgebildet sein, wobei das Verschlussmittel 11 eingerichtet ist, einen Volumenstrom bzw. einen Massenstrom des durch den Verbindungskanal 7 geführten plastifizierten Baumaterials 2 (gezielt) zu verändern bzw. einzustellen. Diese Veränderung des Volumen- bzw. Massenstroms des durch den ersten Verbindungskanal 7 geführten Baumaterials 2 kann eine Regulierung, insbesondere eine Steuerung bzw. eine Regelung umfassen.

In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform kann in dem ersten Verbindungskanal 7 ein erstes Verschlussmittel 11 und in dem wenigstens einen weiteren Verbindungskanal 8 zumindest ein weiteres Verschlussmittel 12 angeordnet oder ausgebildet sein. Dabei kann der Öffnungsgrad der Verschlussmittel 11, 12 regulierbar sein bzw. reguliert werden. Hierbei kann das erste und/oder das wenigstens eine weitere Verschlussmittel 11, 12 gestuft oder stufenlos zwischen einer gänzlich geöffneten und einer vollständig geschlossenen Betriebsstellung reguliert, insbesondere gesteuert und/oder geregelt, werden. Das erste Verschlussmittel 11 und/oder das zweite Verschlussmittel 12 kann bzw. können beispielsweise als Nadelventil ausgebildet sein. Der Öffnungsgrad der wenigstens zwei Verschlussmittel 11, 12 kann beispielsweise über eine Steuereinheit 13 regulierbar, insbesondere Steuer- und/oder regelbar, sein. Hierzu ist die Steuereinheit 13 über eine uni- oder bidirektionale Datenverbindung 27 mit dem wenigstens einen Verschlussmittel 11, 12 verbunden. Die Verwendung zweier Verschlussmittel 11, 12 kann auch zu einer Vermeidung von größeren Querschnittssprüngen innerhalb der das Baumaterial 2 führenden Kanalabschnitte führen, da durch den Bypass ein kontinuierlicher Betrieb während einer Austrittsmengenveränderung des Baumaterials 2 ermöglicht wird. Dies führt zu geringen Widerständen und zu einem gleichmäßiger arbeitenden Gesamtprozess.

Das verwendete Baumaterial 2 kann beispielsweise zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen, bevorzugt wird ein Kunststoff und Fasern umfassendes Baumaterial 2 verwendet, wobei Fasern dem Kunststoffgranulat zugeführt und gemeinsam im Zuge des plastifiziereinrichtungsseitig ausgeführten Plastifizierungsprozesses zu dem plastifizierten Baumaterial 2 verarbeitet werden. Nach der Aushärtung des Baumaterials 2 kann ein durch die eingebundenen Fasern verstärkter Formkörper 25 ausgebildet werden. Hierbei können als Fasern beispielsweise Kurzfasern Verwendung werden. Der Aufnahmebereich 10, in bzw. an welchen der weitere Verbindungskanal 8 mündet, kann beispielsweise ein Baumaterialsammelreservoir 14 umfassen, in welchem das in dem weiteren Verbindungskanal 8 geführte Baumaterial 2 aufnehmbar ist bzw. aufgenommen wird. Das wenigstens eine Verschlussmittel 11, 12 kann bevorzugt in der Nähe bzw. im Nahbereich der Druckdüse 5 und/oder in der Nähe bzw. im Nahbereich des Aufnahmebereichs 10 angeordnet sein. Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass das erste Verschlussmittel 11 in der Nähe der Druckdüse 5 und das weitere Verschlussmittel 12 in der Nähe des Aufnahmebereichs 10 angeordnet ist. Mit anderen Worten können sich die Verschlussmittel 11, 12 im Randbereich bzw. Nahe der äußeren Begrenzung der Druckeinrichtung 18 bzw. des Druckkopfs befinden. Damit kann der von dem Verschlussmittel 11, 12 zu dem Austritt der Druckeinrichtung 18 bzw. des Druckkopfs befindliche Weg des Baumaterials gering gehalten werden. Der stromab der Plastifiziereinrichtung 3 gelegene weitere Verbindungskanal 8 mit seinem Austrittbereich 15 kann beispielsweise mit einem Zuführabschnitt 16 der Plastifiziereinrichtung 3 verbunden sein, sodass das von dem Verbindungskanal 8 geführte Baumaterial 2 einem plastifiziereinrichtungsseitigen Plastifizierungsprozess zur Plastifizierung des Baumaterials 2 zuführbar ist bzw. zugeführt wird. In der Figur ist dies durch die einen Materialfluss darstellenden Pfeile 26, 26‘ dargestellt. Dieser Materialfluss kann beispielsweise durch eine kanalartige Verbindung erfolgen, durch welche das Baumaterial 2 ausgehend von dem Aufnahmebereich 10 zum Zuführabschnitt 16 der Plastifiziereinrichtung 3 verbracht wird, hierzu können insbesondere Fördermittel (z. B. eine Pumpe oder Ähnliches) eingesetzt werden. In diesem Fall kann der Zuführabschnitt 16 beispielsweise das Baumaterialsammelreservoir 14 als Austrittsbereich 15 bzw. Aufnahmebereich 10 des in dem weiteren Verbindungskanal 8 geführten Baumaterial 2 mit ausbilden. Alternativ kann das Baumaterialsammelreservoir 14 als ein lösbar in der additiven Fertigungsvorrichtung 1 angeordneter Baumaterialsammelbehälter ausgebildet sein, welcher manuell oder automatisiert zu dem Zuführabschnitt 16 der Plastifiziereinrichtung 3 verbracht und dort entleert oder derart eingesetzt wird, dass das in ihm befindliche Baumaterial 2 dem plastifiziereinrichtungsseitigen Plastifizierungsprozess zugeführt wird bzw. zuführbar ist. Vor einer Rückführung des den weiteren Verbindungskanal 8 bzw. den Bypass durchlaufenen Baumaterials 2 kann dieses verpulvert und/oder granuliert werden, sodass dieses Baumaterial 2 dann in Form eines Pulvers und/oder eines Granulats der Plastifiziereinrichtung 3 wieder zugeführt werden kann. Ferner kann die additive Fertigungsvorrichtung 1 eine Robotereinheit 17 umfassen, die eingerichtet ist, eine, zumindest die Druckdüse 5 umfassende, Druckeinrichtung

18 zu tragen und diese Druckeinrichtung 18 derart über die Bauebene 6 zu bewegen, sodass selektiv bereichsabhängig Baumaterial 2 auf die Bauebene 6 zur schichtweisen Ausbildung des Formkörpers 25 aufgebracht werden kann.

Die Plastifiziereinrichtung 3 kann beispielsweise wenigstens ein als Schnecke, insbesondere als Schneckenextruder 24, ausgebildetes Förder- und/oder Druckerzeugungsmittel umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Plastifiziereinrichtung 3 und/oder eine zumindest eine Druckdüse 5 umfassende Druckeinrichtung 18 mit einem Heizmittel 19 versehen sein bzw. ein solches umfassen. Das Heizmittel 19 ist exemplarisch als ein in der Druckeinrichtung 18 angeordnetes Heizmittel dargestellt. Alternativ oder zusätzlich kann das Heizmittel als ein in oder an der Druckdüse 5 und/oder als ein in oder an der Druckeinrichtung 18 und/oder als ein in oder an der Plastifiziereinrichtung 3 angeordneter oder ausgebildeter Heizmantel (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Hierbei kann der Heizmantel ein Element der additiven Fertigungsvorrichtung 1 zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, umfänglich umschließen. Vermittels der seitens des Heizmittels 19 abgegebenen thermische Energie kann ein in der Plastifiziereinrichtung 3 und/oder in der Druckeinrichtung 18 geführtes Baumaterial 2 erwärmt bzw. aufgeheizt werden. Es ist vorteilhaft, wenn das Heizmittel

19 ein Erwärmen von in dem ersten und/oder in dem zweiten Verbindungskanal 7, 8 geführten Baumaterial 2 ermöglicht. Besonders bevorzugt kann das Heizmittel 19 derart ansteuerbar bzw. regelbar sein, dass gezielt die Temperaturen des ersten und des weiteren Verbindungskanals 7, 8 veränderbar ist. Insbesondere kann das Heizmittel 19 über die Steuereinheit 13 reguliert, insbesondere gesteuert bzw. geregelt, werden. So ist es möglich, den Durchflusswiderstand des Baumaterials 2 innerhalb des ersten Verbindungskanals 11 bzw. des zur Druckdüse 5 führenden Hauptkanals und des wenigstens einen weiteren Verbindungskanals 12 bzw. des Bypasses aufgrund eines gezielten Temperierens des in den jeweiligen Verbindungskanälen 7, 8 geführten Baumaterials 2 einzustellen, sodass evtl das Vorsehen eines ersten und/oder eines weiteren Verschlussmittels 11, 12 entbehrbar ist und/oder ergänzend zu einem Verstellen der in den Verbindungskanälen 7, 8 zumindest teilweise vorgesehenen Verschlussmittel 11, 12 zusätzlich durch das Temperiermittel 16 gezielt auf die Durchflussmengen Einfluss genommen werden kann. D. h. z. B., dass der Volumenstrom des den jeweiligen Verbindungskanal 7, 8 durchlaufenden Baumaterials 2 durch eine gezielte Einstellung dessen Temperierung in den jeweiligen Verbindungskanälen 7, 8 beeinflussbar bzw. einstellbar ist. So kann beispielsweise gezielt eine Temperaturdifferenz und damit eine unterschiedliche Viskosität mithin ein unterschiedlicher Volumenstrom zwischen dem den Hauptkanal und den Bypass durchlaufenden Baumaterial 2 durch eine entsprechende Ansteuerung des Heizmittels 19 definiert eingestellt werden.

In einem Kanalabschnitt 20 stromab des Ausgangs 9 der Plastifiziereinrichtung 3 kann beispielsweise ein Abzweig 21 ausgebildet sein, an welchem der erste und der wenigstens eine weitere Verbindungskanal 7, 8 abzweigen. Hierbei ist es möglich, dass die Durchtrittsfläche des Kanalabschnitts 20 gleich der oder größer als die Durchtrittsflächensumme des ersten und des wenigstens einen weiteren Verbindungskanals 7, 8 ist.

Der Abzweig 21 kann beispielsweise eine erste, dem ersten Verbindungskanal 7 zugeordnete Durchtrittsöffnung 22 und eine zweite, dem wenigstens einen weiteren Verbindungskanal 8 zugeordnete Durchtrittsöffnung 23 umfassen, wobei die erste Durchtrittsöffnung 22 eine Durchtrittsfläche aufweist, welche größer oder gleich der Durchtrittsfläche der wenigstens einen zweiten Durchtrittsöffnung 23 ist. Bevorzugt ist die Durchtrittsfläche der ersten Durchtrittsöffnung 22 mindestens um den Faktor 1,3, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1,7, höchst bevorzugt mindestens um den Faktor 2,5, größer als die Durchtrittsfläche der wenigstens einen weiteren Durchtrittsöffnung 23. Hierbei können sich die angegebenen Werte auf minimale Durchtrittsflächenwerte oder durchschnittliche Durchtrittflächenmittelwerte (z. B. arithmetischer Mittelwert oder Median) der jeweiligen - mit Ausnahme eines etwaigen düsenähnlichen Austrittbereichs - Verbindungskanäle 11, 12 beziehen.

Die additive Fertigungsvorrichtung 1 kann beispielsweise nach Art eines Extrusion Additive Manufacturing Verfahrens (EAM) und/oder Fused Deposition Modeling Verfahrens FDM und/oder Fused Filament Fabrication Verfahrens FFF und/oder Fused Layer Modeling Verfahrens FLM betrieben werden, wobei ein pulver- und/oder granulatförmiges Baumaterial 2 innerhalb der additiven Fertigungsvorrichtung 1 extrudiert wird und dann, insbesondere zeitlich kurz vor dem Ablegen, auf der Bauebene 6 zur Bildung des Formkörpers 25 auf einer Bauplatte 28 oder auf bereits auf der Bauplatte 28 aufgebrachtes Baumaterial 2 abgelegt wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur additiven Herstellung wenigstens eines Formkörpers 25 unter Verwendung einer hierin beschriebenen additiven Fertigungsvorrichtung 1. In einer optionalen Ausführungsform des Verfahrens kann vermittels eines ersten Verschlussmittels 11 die Zuführung von plastifizierten Baumaterial 2 zur Austrittsöffnung 4 der Druckdüse 5 und vermittels eines weiteren Verschlussmittels 12 die Zuführung von plastifizierten Baumaterial 2 zu einem Aufnahmebereich 10 reguliert werden. Ferner ist es möglich, dass im Zustand eines geschlossenen ersten Verschlussmittels 11 und eines geöffneten weiteren Verschlussmittels 12 die Zuführung von wenigstens einem Teil des Baumaterials 2, insbesondere die Zuführung des gesamten Baumaterials 2, zum Aufnahmebereich 10 über den weiteren Verbindungskanal 8 ausgeführt wird. Die Steuereinheit 13 kann beispielsweise dazu genutzt werden, die wenigstens zwei Verschlussmittel 11, 12 der Verbindungskanäle 7, 8 anzusteuern, hierzu können die Verschlussmittel 11, 12 mit entsprechenden vermittels der Steuereinheit 13 ansteuerbaren Aktuatoren ausgestattet sein. Ferner kann die Steuereinheit 13 (a) eine uni- oder bidirektionale und/oder (b) eine kabelgebundene oder kabellose Datenverbindung 27 zu der Robotereinheit 17 und/oder zu der Plastifiziereinrichtung 3, insbesondere zu einem Schneckenextruder 24 der Plastifiziereinrichtung 3, und/oder zu zumindest einem Heizmittel 19 aufweisen. Mit anderen Worten kann vermittels der Steuereinheit 13 eine Steuerung- und/oder Regelung des Betriebs der Verschlussmittel 11, 12, der Robotereinheit 17, der Plastifiziereinrichtung 3, insbesondere der Schneckenextruder 24 der Plastifiziereinrichtung 3, und/oder des zumindest einen Heizmittels 18 ausgeführt werden bzw. erfolgen.

Bezugszeichenliste

1 additive Fertigungsvorrichtung

2 Baumaterial 3 Plastifiziereinrichtung

4 Austrittsöffnung von 5

5 Druckdüse

6 Bauebene 7 erster Verbindungskanal 8 weiterer Verbindungskanal

9 Ausgang von 3

10 Aufnahmebereich 11 Verschlussmittel von 7 12 Verschlussmittel von 8 13 Steuereinheit

14 Baumaterialsammelreservoir

15 Austrittsbereich von 8

16 Zuführabschnitt von 3 17 Robotereinheit 18 Druckeinrichtung

19 Heizmittel

20 Kanalabschnitt 21 Abzweig 22 erste Durchtrittsöffnung von 7 23 weitere Durchtrittsöffnung von 8

24 Schneckenextruder

25 Formkörper

26, 26‘ Pfeil 27 Datenverbindung 28 Bauplatte