Bauteilen aus verschiedenen Materialien

Die vorliegende Erfindung betrifft einen 3D-Drucker nach dem Prinzip des SLA-/DLP- Verfahrens.

3D-Drucker nach dem Prinzip des SLA-/DLP-Verfahrens können derzeit nur Formteile aus einem Material erzeugen. Im Stand der Technik verfügbare 3D-Drucker erlauben zwar die Verwendung unterschiedlicher Materialien. Hierzu muss allerdings das Material im Druckreservoir ausgetauscht oder das komplette Reservoir inklusive Material ausgetauscht werden. Dieser Ansatz erlaubt lediglich ein serielles Abarbeiten der Verfahrensschritte. Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung sind besonders effektiv in einem ein CLIP- Verfahren (Continous Liquid Interface Production) - also in einem kontinuierlichen Verfahren in der eine sogenannte „Tote Zone“ aufgebaut wird, aus der der Formkörper heraus aufgebaut werden kann. In diesem Verfahren wird chemisch eine „nicht polymerisierbare Zone (Tote Zone)“ zwischen der Kontaktfläche des Formkörpers an der Bauplattform und dem transparenten Boden erzeugt, aus der der Formkörper aus einer härtbaren Zusammensetzung im CLIP-Verfahren hergestellt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die bzw. das gleichzeitige Drucken unterschiedlicher Materialien in demselben 3D-Drucker erlaubt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur schichtweisen generativen Herstellung von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen aus jeweils mindestens einer separaten, mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung, insbesondere zwei bis n Formteilen, umfassend

- mindestens eine Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung geeignet zur Kopf- über-Beaufschlagung der härtbaren Zusammensetzungen mit Strahlen, und

- mindestens eine Druckwanne mit mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern, insbesondere zwei bis n-te Prozesskammern, jeweils geeignet zur Aufnahme jeweils einer der härtbaren Zusammensetzung, wobei die mindestens zwei Prozesskammern oberhalb der Strahlungsquelle oder einer Strahlenumlenkvorrichtung anordbar oder angeordnet sind, sodass die härtbaren Zusammensetzungen in den jeweiligen Prozesskammern, insbesondere unterschiedlichen Prozesskammern, über die Strahlungsquelle und/oder die Strahlenumlenkvorrichtung von unten mit Strahlen beaufschlagbar sind, und - eine Bauplattform, insbesondere mit einer mit Strahlen der Strahlungsquelle beaufschlagbaren Unterseite, geeignet für die Anbindung des jeweiligen aus den härtbaren Zusammensetzungen in den mindestens zwei oberseitigen offenen Prozesskammern zu bildenden Formteilen, wobei der der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandte Boden der mindestens einen Druckwanne mit den mindestens zwei Prozesskammern zumindest teilweise ein transparentes Material umfasst.

Bevorzugt ist der Boden auf der Innenseite der Prozesskammern zugewandten Oberfläche mit einer Fluor-enthaltenden Beschichtung oder Fluor-enthaltenden Folie versehen. Der Boden kann segmentiert ausgebildet sein und je Prozesskammer ein separater Boden sein. Der Boden kann somit je Prozesskammer mit speziellen Strahlenfiltern in Abhängigkeit der Strahlen härtbaren Zusammensetzung ausgebildet sein. In einer Alternative kann der Boden eine transparente Platte umfassen, auf je Prozesskammer eine Silikon-Schicht und/oder Folie angeordnet ist. Vorteil dieser Segmentierung ist, dass bei Beschädigung nur eine Folie in der betroffenen Prozesskammer ausgetauscht werden muss. Die Druckwanne kann zwei bis n, mit n gleich 3 bis 500 Prozesskammern umfassen, insbesondere 3 bis 150, vorzugsweise 10 bis 150, besonders bevorzugt 50 bis 250.

Dabei kann es alternativ bevorzugt sein, dass die in eine bis n-te Prozesskammer je eine Schale mit transparentem Boden oder transparente Schale eingesetzt wird. Die Schalen können in den Prozesskammern einrastbar oder magnetisch in den Prozesskammern fixiert werden. In die genannten Schalen können härtbare Zusammensetzungen eingefüllt werden. Alternativ können die Schalen als versiegelte Kits umfassend härtbare Zusammensetzungen bereitgestellt werden. Des Weiteren können Schalen als eine horizontale Anordnung von Schalen umfassend eine oder unterschiedliche härtbare Zusammensetzungen als versiegelte Kits bereitgestellt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können je Prozesskammer ein bis n Formteile und sowie in jeder der mindestens zweiten bis n-ten Prozesskammer jeweils ein bis n Formteile je Prozesskammer gleichzeitige aus jeder der härtbaren Zusammensetzungen mittels Strahlenhärtung hergestellt werden. Der besondere Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die Anordnung einer Druckwanne mit zwei bis n Prozesskammern in einer Vorrichtung mit einer flächig abstrahlenden Strahlenquelle, insbesondere mit Projektionseinheit, zur gleichzeitigen strahlenden Belichtung des Bodens der mit einer Zusammensetzung gefüllten Prozesskammer ausgewählt aus ein bis n Prozesskammern.

Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung zur Homogenisierung der Strahlenmengenverteilung der Strahlungsquelle und/oder der Strahlenmengenverteilung der Strahlenumlenkvorrichtung, die zum Herstellen einer homogenisierten Strahlenmengen verteilung dient und eine Anordnung einer flächig abstrahlenden Strahlungsquelle, eines Flächenlichtmodulators und einer Optik aufweist, insbesondere bildet ein Linsensystem die Optik. Die Vorrichtung zur Homogenisierung der Strahlenmengenverteilung ist vorzugsweise unterhalb des Belichtungsfeldes auf dem die Druckwanne in der Vorrichtung angeordnet werden kann, vorgesehen. Die Vorrichtung zur Homogenisierung der Strahlenmengen verteilung ist geeignet, die flächig abstrahlende Strahlenquelle zu homogenisieren und die Strahlen nur auf ausgewählte Prozesskammern abzubildende, insbesondere auf die mit einer Zusammensetzung befüllte Prozesskammern. In einer ganz besonders bevorzugten Vorrichtung und Verfahren ist die gleichzeitige Belichtung einer Auswahl von Prozesskammern, insbesondere der mit einer Strahlen-härtbaren Zusammensetzung befüllten Prozesskammer, möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird in einer Alternative gelöst durch eine Vorrichtung zur schichtweisen generativen Herstellung von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen aus jeweils mindestens einer separaten, mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung, umfassend

- mindestens eine Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung geeignet zur Kopf- über-Beaufschlagung der härtbaren Zusammensetzungen mit Strahlen, und

- enthaltend eine Druckwanne, optional in einem optional mindestens ein Beckenmodul, mit mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern jeweils geeignet zur Aufnahme einer härtbaren Zusammensetzung, und mindestens eine Vorratskammer, die einen Vorrat mindestens einer härtbaren Zusammensetzung umfasst, wobei die mindestens zwei Prozesskammern oberhalb der Strahlungsquelle oder einer Strahlenumlenkvorrichtung anordbar oder angeordnet sind, sodass die härtbaren Zusammensetzungen in den Prozesskammern über die Strahlungsquelle und/oder die Strahlenumlenkvorrichtung von unten mit Strahlen beaufschlagbar sind, und

- eine Bauplattform mit einer mit Strahlen der Strahlungsquelle beaufschlagbaren Unterseite, geeignet für die Anbindung des aus der jeweiligen härtbaren Zusammensetzung zu bildenden Formteils, dadurch gekennzeichnet, dass der der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandte Boden der Druckwanne mit den mindestens zwei Prozesskammern zumindest teilweise ein transparentes Material umfasst. Vorzugsweise sind mindestens zwei bis jeder Prozesskammer je eine separate Vorratskammer und optional je ein separates Beckenmodul zuordbar. Auf diese Weise kann quasi kontinuierlich in den jeweiligen Prozesskammern gedruckt werden. So kann beispielsweise einer oder mehreren Prozesskammern eine Vorratskammer und optional ein Beckenmodul zugeordnet werden, um in den Prozesskammern dauerhaft mittels Strahlenhärtung 3D-Formteile zu drucken, ohne, dass die in der Prozesskammer vorliegende Zusammensetzung dauerhaft der Strahlung ausgesetzt ist. Durch die Bevorratung der härtbaren Zusammensetzung in Vorratskammern kann einer Prozesskammer bei Bedarf zusätzliche härtbare Zusammensetzung zugeführt werden.

Eine Druckwanne kann in einer Ausführungsform ein Teil eines Beckenmoduls eines 3D- Druckers sein. Eine bevorzugte Druckwanne wird ohne Beckenmodul in eine Vorrichtung eingesetzt. Die Druckwanne beinhaltet - insbesondere durch ein oder mehrere Trennwände abgetrennt - ein oder mehrere Prozesskammern, in denen der eigentliche 3D-Druckvorgang abläuft. Die Trennwände können reversibel vertikal in den Boden der Druckwanne fixierbar, insbesondere steckbar, magnetisch fixierbar und/oder einrastbar anordenbar sein, z.B. in transparente Silikonlippen, welche auf dem Boden der Druckwanne angeordnet sein können. Dadurch kann jede Prozesskammer hinsichtlich Größe konfigurierbar sein und kann an den Druckvorgang angepasst werden. Die Anzahl und Größe der Prozesskammern sind somit variabel. Die Druckwanne umfasst vorzugsweise die Gesamtheit der Prozesskammern.

Der Boden der Druckwanne besteht vorzugsweise aus einem transparenten Material, sodass die Strahlungsquelle, mit dessen Strahlen härtbare Zusammensetzungen ausgehärtet werden, unterhalb des Bodens positionierbar ist. Die Bestrahlung erfolgt durch den Boden der Wanne. Hierbei kann der Boden vorzugsweise als eine durchgehendes großes Bestrahlungsfenster über alle Prozesskammern hinweg oder für jede Prozesskammer ein einzelnes Bestrahlungsfenster vorgesehen sein. Alternativ kann der Boden der Wanne durch eine transparente Platte gebildet werden auf die zur Ausbildung der Prozesskammern Schalen mit transparentem Boden, vorzugsweise transparenten Böden aus transparenten Folien, aufgesetzt werden können.

Die Wände der Druckwanne sowie optional einrastbare Trennwände sind vorzugsweise mit Silikon beschichtet, um eine effektive Abdichtung der einzelnen Prozesskammern voneinander zu gewähren, sodass verschiedene Zusammensetzungen in den Prozesskammern eingefüllt werden können. In einer Ausführungsform besteht der Boden der Druckwanne zu 100% aus einem transparenten strahlendurchlässigen Material. Das transparente strahlendurchlässige Material kann insbesondere ein anorganisches Glas, insbesondere Quarzglas, oder auch ein transparentes polymeres Material, wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Polyimid sein.

Es ist bevorzugt, dass die zwei bis n-ten Prozesskammern, insbesondere mit n gleich 20 bis 200, der Druckwanne durch vertikale Trennwände, optional transparente Trennwände, in der Druckwanne ausgebildet werden.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Druckwanne mit dem, der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandte Boden gebildet wird durch mindestens eine transparente i) Glasplatte, wobei die mindestens eine Glasplatte optional auf der, den mindestens zwei Prozesskammern zugwandten Oberfläche der mindestens einen Glasplatte mit einer Beschichtung, einer Silikon-Schicht und/oder einer Folie versehen ist oder, wobei optional auf der Silikon-Schicht eine Folie angeordnet ist, oder ii) Polymerplatte, wobei die mindestens eine Polymerplatte optional auf der, den mindestens zwei Prozesskammern zugwandten Oberfläche der mindestens einen Polymerplatte mit einer Beschichtung, einer Silicon-Schicht und/oder einer Folie versehen ist oder, wobei optional auf der Silikon-Schicht eine Folie angeordnet ist, oder iii) Folie, insbesondere mindestens eine polymere Folie, bevorzugt eine Fluor-enthaltende polymere Folie.

Vorzugsweise ist die Beschichtung eine Anti-Haftbeschichtung, insbesondere umfasst die Beschichtung Fluor-enthaltende Polymere, besonders bevorzugt sind Fluor- und Polyalkylen oxid enthaltende Polymere. Weiter bevorzugt ist das Glas ausgewählt aus Si0 ₂ -Glas, Borsilikatglas, Quarzglas, getempertem Glas. Eine bevorzugte Polymerplatte ist aus einem transparenten Polymer umfassend Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyimid gebildet.

Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Folie bevorzugt eine für Gase, insbesondere Stickstoff und/oder Sauerstoff durchlässige Folie ist. Besonders bevorzugte Folien oder Beschichtungen oder auch Silikone umfassen als Fluor-enthaltende Polymere Polytetrafluorethylen, Fluor- enthaltende Polyalkylenoxide oder andere dem Fachmann bekannte teil- oder perfluorierte Kohlenwasserstoffe sowie teil- oder perfluorierte Sauerstoff-atome enthaltende Fluoralkyl- Verbindungen, insbesondere für Stickstoff und/oder Sauerstoff permeable Folien.

Nach einer Alternative ist es bevorzugt, wenn der Boden der Druckwanne oder ein Boden der jeweiligen Prozesskammer gebildet wird durch: i) eine Glasplatte mit aufliegender Folie oder eine Polymerplatte, insbesondere weist die jeweilige Platte auf der der Prozesskammern zugewandten Oberfläche eine Beschichtung auf, vorzugsweise eine Anti-Haftbeschichtung, bevorzugt eine Fluor-enthaltende Beschichtung, ii) Folie, insbesondere eine flächige Folie aus polymerem Material, bevorzugt eine Fluor enthaltende polymere Folie, bevorzugt eine Fluorkohlenwasserstoffe enthaltende Folie, wie Polytetrafluorethylen enthaltende Folie, vorzugsweise ist die Folie eine für Gase permeable Membran umfassend Fluorkohlenwasserstoffe. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Folie für Stickstoff und/oder Sauerstoff permeabel ist.

Der Boden der Druckwanne kann insbesondere integral einen ersten Boden in einer ersten Prozesskammer, einen zweiten Boden in einer zweiten Prozesskammer sowie einen n-ten Boden in n-ter Prozesskammer umfassen. Alternativ kann der Boden der Druckwanne segmentiert sein, wobei der erste, zweite bis n-te Boden aus einzelnen Segmenten den Boden der Druckwanne ausbilden können. Bevorzugt ist es, wenn der transparente Boden der Druckwanne integral für die gesamte Druckwanne ausgebildet ist. Gleichfalls ist es bevorzugt, wenn der transparente Boden der Druckwanne integral den ersten, zweiten bis n-ten Boden der Prozesskammern umfasst.

Je nach Anteil des transparenten Materials an dem Boden der Druckwanne können mindestens eine Prozesskammer bis mehrere Prozesskammern der Druckwanne mit einer unterhalb des Bodens positionierten Strahlungsquelle gleichzeitig bestrahlt werden, sodass in einer Ausführungsform die unterschiedlichen härtbaren Zusammensetzungen in den verschiedenen Prozesskammern gleichzeitig mit derselben Strahlungsquelle ausgehärtet werden können. In einer anderen Ausführungsform ist für jede Prozesskammer ein einzelnes Bestrahlungsfenster, insbesondere mit separater Strahlungsquelle, bevorzugt mit Projektionseinheit, vorgesehen. Somit wird in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur gleichzeitigen additiven Fertigung von Bauteilen aus verschiedenen härtbaren Zusammensetzungen zur Verfügung gestellt.

Der 3D-Druck (auch 3-D-Druck), auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing (AM), Generative Fertigung oder Rapid Technologien, ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (vgl. CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Kopf-über-Beaufschlagung der härtbaren Zusammensetzungen mit Strahlen bedeutet, dass die härtbare Zusammensetzung von unten, durch den Druckwannenboden hindurch, mit Strahlen bestrahlt und dadurch ausgehärtet wird. Dabei erfolgt eine unterseitige Anbindung des aus den härtbaren Zusammensetzungen zu bildenden Formteils an die Unterseite der Bauplattform bzw. Unterseite des sich bildenden Formteils. Eine solche Kopf-über- Beaufschlagung mit Strahlung bzw. Strahlen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Strahlungs- bzw. Strahlungsquelle unterhalb der Druckwannenanordnung angeordnet ist. Alternativ ist es ebenfalls möglich, unterhalb der Druckwannenanordnung als Strahlungsumlenkvorrichtung eine Spiegelanordnung anzubringen, über die die Strahlung in geeigneter Weise durch den transparenten Boden der Druckwanne eingeleitet wird. Auch können mindestens zwei, insbesondere eine Vielzahl an Strahlungsquellen und/oder Strahlungsumlenkvorrichtungen vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist jeder Prozesskammer eine Strahlungsquelle bzw. eine Strahlungsumlenkvorrichtung zugeordnet.

Mittels Strahlungsbeaufschlagung können die härtbaren Zusammensetzungen, je nach Wahl der Ausgangskomponenten, z.B. unter Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition und/oder thermisch aushärten.

Mittels Strahlen härtbare Zusammensetzungen, wie sie beispielsweise in der Stereolithographie zum Einsatz kommen, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und zudem auch kommerziell erhältlich. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Monomermischungen, enthaltend zum Beispiel Acrylate, die sich durch Strahlung, insbesondere in Gegenwart von Aktivatoren und/oder Initiatoren, über eine Polymerreaktion, zumeist eine radikalische Polymerisation, aushärten lassen. Diese härtbaren Zusammensetzungen können sowohl in flüssiger als auch in zähflüssiger, beispielsweise pastöser, Form eingesetzt werden. Die härtbaren Zusammensetzungen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommen, können sich z.B. in ihrer Art, Zusammensetzung und Farbe bzw. Einfärbung (shades) unterscheiden. Geeignete härtbare Zusammensetzungen können beispielsweise mit Füllstoffen, Farbmitteln, Fließverbesserern und/oder sonstigen Additiven ausgestattet sein.

Strahlen umfassen dabei das für den Menschen sichtbare Lichtspektrum als auch Ultraviolettstrahlung und Infrarotstrahlung.

In den mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern können auch voneinander verschiedene härtbare Zusammensetzungen deponiert werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise eine Vorrichtung zur Photopolymerisation, insbesondere gemäß DIN EN ISO/ASTM 52900, VPP Vat Photopolymerisation.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine solche zur stereolithographischen Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil aus mindestens zwei härtbaren Zusammensetzungen darstellt und/oder dass die Vorrichtung eine solche zum Digital Light Processing von mindestens einem dreidimensionalen Formteil aus mindestens zwei härtbaren Zusammensetzungen darstellt.

Stereolithographie-Verfahren zählen zu den Rapid-Prototyping-Verfahren. Die Rapid- Prototyping Verfahren sind dreidimensionale Druckprozesse. Vorliegend werden mit Strahlen polymerisierbare (härtbare) Monomere oder Zusammensetzungen umfassend eine Mischung von Monomeren, vorzugsweise mit UV-Strahlen polymerisiert. Ausgehend von einem 3D- Modell im STL-Format wird dieses evtl mit einer Stützkonstruktion, auch Support genannt versehen, um die Standfestigkeit in dem Bad auf der Bauplattform zu erhöhen. Das so erhaltene Modell wird anschließend digital in einzelne Schichten aufgeteilt, der Vorgang wird als Slicen bezeichnet. Die einzelnen Schichten werden in eine Maschinensteuerung eingelesen und dort entsprechend angepasst. Die Maschinensteuerung regelt die Bewegungsabfolge und das Bestrahlungsverfahren.

Digital Light Processing (DLP, englisch) ist eine von dem US-Unternehmen Texas Instruments (TI) entwickelte und als Marke registrierte Projektionstechnik, bei der Bilder erzeugt werden, indem ein digitales Bild auf einen Lichtstrahl aufmoduliert wird. Dabei wird der Lichtstrahl durch eine rechteckige Anordnung von beweglichen Mikrospiegeln in Pixel zerlegt und dann pixelweise entweder in den Projektionsweg hinein oder aus dem Projektionsweg hinaus reflektiert. Das Herzstück dieser Technik, das Bauteil, das die rechteckige Anordnung (Matrix) von Spiegeln und deren Ansteuerungstechnik enthält, wird als DMD - Digital Micromirror Device (zu Deutsch etwa „Digitale Mikrospiegel-Einheit“) bezeichnet. DLP wird aber auch im industriellen Bereich für die Additive Fertigung eingesetzt.

Bei einem DLP-Verfahren wird eine Oberfläche über einen DLP-Chip (Digital-Light- Processing, ein Mikrospiegelreaktor) mit LED-Technik und einer optischen Leistung von 0,5 bis 100 Watt, bestrahlt. Das DLP-Verfahren ist nur als statisches Verfahren sowie als scrollendes Verfahren bekannt. Die Strahlungsquelle wird während der Bestrahlungsphase nicht bewegt (statisch) und bestrahlt in Standbildern jeweils neue zu polymerisierende Harzschichten. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Anordnung umfassend eine flächig abstrahlende Strahlungsquelle, einen Flächenlichtmodulator sowie die Optik, die vorzugsweise ein Linsensystem ist. Die Strahlungsquelle kann einen UV-Laser oder einen Beamer umfassen. Der Beamer kann beispielsweise ein Beamer mit DLP (Digital Light Processor) Technologie der Fa. Visitech AS sein. Bevorzugt ist ein Mikrospiegelreaktor bei der DLP-Technik. Die optische Leistung der UV-Strahlungsquelle liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 100 Watt. Bevorzugte Wellenlängen sind im Bereich von 340 nm bis 500 nm, insbesondere weist die UV_Strahlungsquelle Maxima im Bereich von 340 nm bis 500 nm auf.

Bevorzugte Mikrospiegelreaktoren können umfassen Mikroscanner und Flächenlichtmodulatoren, bevorzugt ist ein Flächenlichtmodulator. Eine ganz besonders bevorzugte Strahlungsquelle, insbesondere Beamer, umfasst eine matrixförmige Anordnung von kippbaren Mikrospiegeln, die als eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten ansteuerbaren Mikrospiegeln. Ein bevorzugter Flächenlichtmoluator ist eine Digital Micrmirror Device (DMD).

In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandte Boden der Druckwanne mit den mindestens zwei Prozesskammern außer dem transparenten Material, welches Glas, insbesondere Quarzglas, umfasst, zusätzlich hochtransparentes Silikon und eine Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht umfasst, wobei das Glas als Glasscheibe ausgebildet ist, wobei das hochtransparente Silikon als Schicht auf der Glasscheibe auf der der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung abgewandten Seite ausgebildet ist, wobei die Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht als poröse Membran auf der der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung abgewandten Seite auf der hochtransparenten Silikonschicht angeordnet ist.

Dadurch ist der Boden der Druckwanne für die Strahlung durchlässig. In einer Ausführungsform stellt der gesamte Druckwannenboden ein Bestrahlungsfeld dar. In einer weiteren Ausführungsform ist für jede Prozesskammer der Druckwanne ein Bestrahlungsfeld vorgesehen.

Quarzglas, auch als Kieselglas bezeichnet, ist ein Glas, das im Gegensatz zu den gebräuchlichen Gläsern keine Beimengungen von Soda oder Calciumoxid enthält, also aus reinem Siliziumdioxid (S1O2) besteht. Silikone (auch Silicone), chemisch genauer Poly(organo)siloxane, ist eine Bezeichnung für eine Gruppe synthetischer Polymere, bei denen Siliciumatome über Sauerstoffatome verknüpft sind. Es können Molekülketten und/oder -netze auftreten. Die restlichen freien Valenzelektronen des Siliciums sind dabei durch Kohlenwasserstoffreste (meist Methylgruppen) abgesättigt. Silikone gehören damit zur Gruppe der Siliciumorganischen Verbindungen. Aufgrund ihres typisch anorganischen Gerüsts einerseits und der organischen Reste andererseits nehmen Silikone eine Zwischenstellung zwischen anorganischen und organischen Verbindungen ein, insbesondere zwischen Silikaten und organischen Polymeren. Sie sind in gewisser Weise Hybride und weisen ein einzigartiges Eigenschaftsspektrum auf, das von keinem anderen Kunststoff erreicht wird.

Bei hochtransparenten Silikonen handelt es sich um einen Spezialtyp der Silikonelastomere, der vor allem im optischen Bereich Anwendung findet. Sie gehören zu den LSR (liquid Silikone rubber) Materialien, die sich vor allem durch ihre geringe Viskosität, und damit verbunden die Möglichkeit, das Silikon im Spritzguß zu verarbeiten, auszeichnen. Neben den Typen, die sich Spritzgießen lassen, gibt es auch solche, die zum Verguss geeignet sind. Sie weisen nochmals eine niedrigere Viskosität auf.

Der größte Vorteil für die optischen Anwendungen bietet das Silikon hinsichtlich seines Beständigkeitsverhaltens. So bleibt es in einem weiten Temperaturbereich (-40 °C bis +150 °C) zum einen in seinem mechanischen Verhalten stabil, zum anderen aber auch in seinem optischen, d. h. im Vergleich zu anderen Kunststoffen weist das Silikon mit der Zeit keine Vergilbung auf. Gerade im optischen Anwendungsbereich muss eine Vergilbung unbedingt vermieden werden, da diese zu einer starken Funktionsbeeinträchtigung bis hin zum Funktionsausfall führt. Ein weiterer Vorteil des Silikons gegenüber anderen Werkstoffen besteht in seiner Elastizität. Diese kann beispielsweise in Scheinwerfern ausgenutzt werden, um durch Verformung die Lichtleitung zu beeinflussen und somit u.a. dynamisches Kurvenlicht zu erzeugen.

Des Weiteren sind optische Bauteile aus Silikon, aufgrund der geringeren Dichte, deutlich leichter als ihre Pendants aus Glas. Auch bietet Silikon fertigungstechnische Vorteile. Die Prozesse sind einfacher zu handhaben, man kann geringe Zykluszeiten realisieren und in sehr engen Toleranzen fertigen. Außerdem lassen sich durch das Fließverhalten des Materials sehr komplexe Geometrien abformen.

Die Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht umfasst Polytetrafluorethylen (Kurzzeichen PTFE, gelegentlich auch Polytetrafluorethen), welches ein unverzweigtes, linear aufgebautes, teilkristallines Polymer aus Fluor und Kohlenstoff ist. PTFE gehört zur Klasse der Polyhalogenolefine, zu der auch PCTFE (Polychlortrifluorethylen) gehört. Es gehört zu den Thermoplasten, obwohl es auch Eigenschaften aufweist, die eine eher für duroplastische Kunststoffe typische Verarbeitung bedingen.

In einer weiteren Ausführungsform können die mindestens zwei Prozesskammern durch mindestens eine Trennwand voneinander getrennt sein, wobei die mindestens eine Trennwand zumindest teilweise mit einer Fluor-enthaltenden Beschichtung und/oder mit Silikon beschichtet ist, wobei insbesondere die Wände der Druckwanne innen mit einer Fluor enthaltenden Beschichtung und/oder mit Silikon beschichtet sind, sodass die Innenwände der mindestens zwei Prozesskammern jeweils eine Fluor-enthaltende Beschichtung und/oder Silikonschicht aufweisen.

Dadurch dass die Wände der Prozesskammern mit Silikon beschichtet sind, können in vorteilhafter Weise die aushärtbaren Mischungen nach der Fertigstellung des dreidimensionalen Objekts von den Wänden der Prozesskammern losgelöst werden.

Die Druckwannenanordnung kann demnach eine Vielzahl von Prozesskammern, insbesondere mit im Wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Querschnittsbodenfläche, aufweisen, wobei benachbarte Prozesskammern vorzugsweise durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt sind.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Trennwand reversibel einrastbar, insbesondere vertikal, in der Druckwanne angeordnet ist.

Dadurch können in vorteilhafter weise die einzelnen Prozesskammern hinsichtlich der Größe individuell konfiguriert werden. Die Anzahl der Prozesskammern ist variabel. Dabei kann eine Anpassung an das zu druckende Formteil vorgenommen werden. Prozesskammer und Teil- Bauplattform können zueinander zugeordnet werden. In einer Ausführungsform weist der Boden der Druckwanne Dichtmittel, insbesondere, transparente Silikonlippen, Gummidichtung, Dichtband und/oder flexiblen Kunststoff, auf, in welche die Trennwände vertikal hineingeschoben werden können. Die Dichtmittel dienen der Abdichtung der Trennwände am Boden der Druckwanne.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Bauplattform in Stempel segmentiert, wobei die Stempel verfahrbar sind, insbesondere längs ihrer Längsachse, insbesondere in Richtung der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung. In einer Alternative kann die Bauplattform in Stempel segmentiert sein, wobei je ein Stempel einer Prozesskammer zugeordnet ist. Die Stempel können statisch ausgebildet sein oder manuell entlang der z-Achse, insbesondere in Druckrichtung des Materialaufbaus, verschieblich sein. Ebenso können die Stempel in einer Alternative digital angesteuert werden und mittels e-Motoren entlang der z-Achse verfahrbar sein. Gleichfalls kann die Bauplattform segmentiert sein und für die Anwendung zusammengesetzt werden. In diesem Fall kann je Prozesskammer individuell ein Segment einer Bauplattform ausgewählt werden und die ausgewählten Segmente zu einer Bauplattform zusammengesetzt werden. Somit ist auch Gegenstand der Erfindung eine Bauplattform, die aus Bauplattformsegmenten zusammengesetzt ist, und insbesondere für verschiedene Druckverfahren individuell zusammenstellbar ist.

Dadurch können in vorteilhafter weise mehrere Bauplattformen gleichzeitig realisiert werden, die jeweils auf die Größe und Form der jeweiligen Prozesskammern abgestimmt sind. An den verschiedenen Teil-Bauplattformen können in den jeweils zugeordneten Prozesskammern verschiedene Zusammensetzungen, also unterschiedliche Materialien, gleichzeitig ausgehärtet werden. An der Unterseite der verschiedenen Teil-Bauplattformen kommt es dabei zur gleichzeitigen unterseitigen Anbindung des aus den verschiedenen härtbaren Zusammensetzungen zu bildenden Formteils in jeder Prozesskammer, wenn die Bestrahlungszeiten der Prozesskammern identisch sind.

Durch die stempelähnlichen Plattformeinheiten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kopfüber Belichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise ein automatisches Auswurfsystem durch gezieltes Ein- oder Ausfahren der Einzelstempel der Bauplattform zum Ablösen des gedruckten Objekts.

Die Anzahl der Stempel kann n = 2 bis beispielsweise n = 100 oder n = 200 betragen.

Dabei bedeutet „verfahrbar“, dass die Stempel aus der Bauplattformebene herunterfahrbar (Richtung Druckwannenboden) oder herauffahrbar (weg von der Druckwanne) oder geneigt werden können.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeder der verfahrbaren Stempel durch einen Prozessor einzeln ansteuerbar ist oder mindestens eine Gruppe von Stempeln durch einen Prozessor einzeln ansteuerbar ist. Jeder der Stempel ist unabhängig von den anderen Stempeln einzeln steuerbar. In einer Ausführungsform sind die Stempel in einer Matrix angeordnet und eine Ansteuerung der Stempel erfolgt über eine Matrixsteuerung. Dabei betrifft die Steuerung eines Stempels das Ausmaß des Herausfahrens eines Stempels aus einer definierten Nullposition in eine aus den STL-Daten, und damit herleitbar aus den CAD-Daten des 3D Modells, berechneten Position.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur schichtweisen generativen Herstellung von dreidimensionalen Formteilen umfasst ferner im Allgemeinen einen Datenspeicher zur Abspeicherung von Daten, insbesondere CAD-Daten, die ein dreidimensionales Objekt wiedergeben. Derartige Datenspeicher sowie die Implementierung geeigneter Datensätze für dreidimensionale Objekte in diesen Datenspeichern sind dem Fachmann bekannt.

In einer weiteren Ausführungsform weist jeder der verfahrbaren Stempel einen Motor, Stellantrieb und/oder einen Zahnradantrieb auf.

Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Umsetzung einer einzelnen Ansteuerung eines Stempels in eine mechanische Bewegung des Stempels realisierbar. Der einzelne Stempel kann somit entweder längs einer Achse rauf- und runtergefahren werden oder in einer weiteren Ausführungsform schräg gestellt werden.

In einerweiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe von Stempeln einer ersten Prozesskammer, eine zweite Gruppe von Stempeln einer zweiten und eine n-te Gruppe von Stempeln einer n-ten Prozesskammer zuordenbar sind.

Jeder Prozesskammer ist somit eine bestimmte Teil-Bauplattform (Gruppe von Stempeln) zuordenbar. In jede Prozesskammer kann eine unterschiedliche härtbare Zusammensetzung, also unterschiedliches Material, angeordnet sein. Es wird somit in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur gleichzeitigen additiven Fertigung von Bauteilen aus verschiedenen Materialien zur Verfügung gestellt.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Gruppe von Stempeln mit ihren der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandten Stirnseiten eine erste Unterseite der Bauplattform, die zweite Gruppe von Stempeln mit ihren der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandten Stirnseiten eine zweite Unterseite der Bauplattform und die n-te Gruppe von Stempeln mit ihren der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zugewandten Stirnseiten eine n-te Unterseite der Bauplattform bilden. Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste Gruppe von Stempeln mit erster Unterseite reversibel in die erste Prozesskammer verfahrbar ist, insbesondere kann die erste Gruppe von Stempeln vertikal, vorzugsweise reversibel, in Richtung auf den Boden der ersten Prozesskammer verfahrbar sein. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die zweite Gruppe von Stempeln mit zweiter Unterseite reversibel in die zweite Prozesskammer verfahrbar ist, insbesondere vertikal, bevorzugt reversibel, in Richtung auf den Boden der zweiten Prozesskammer, und vorzugsweise auch die n-te Gruppe von Stempeln mit n-ter Unterseite reversibel in die n-te Prozesskammer verfahrbar ist, insbesondere vertikal in Richtung auf den Boden der n-ten Prozesskammer, wobei die erste, zweite bis n-te Prozesskammern in der mindestens einen Druckwanne angeordnet sind. Dabei ist es weiter besonders bevorzugt, wenn jede Gruppe von Stempeln einzeln angesteuert werden kann.

Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn eine erste härtbare Zusammensetzung an der ersten Unterseite mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen aushärtbar ist und geeignet ist für eine Anbindung des aus der ersten härtbaren Zusammensetzung zu bildenden Formteils, insbesondere aus der polymerisierten Zusammensetzung, wobei eine zweite härtbare Zusammensetzung an der zweiten Unterseite mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen aushärtbar ist und geeignet ist für eine Anbindung des aus der zweiten härtbaren Zusammensetzung zu bildenden Formteils und wobei eine n-te härtbare Zusammensetzung an der n-ten Unterseite mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen aushärtbar ist und geeignet ist für eine Anbindung des aus der n-ten härtbaren Zusammensetzung zu bildenden Formteils. Dabei kann die Anbindung der gehärteten jeweiligen ersten, zweiten oder n-ten Zusammensetzung zur Ausbildung des jeweiligen ersten, zweiten oder n-ten Formteils zeitgleich oder sequentiell erfolgen.

Dadurch können in den unterschiedlichen Prozesskammern Bestandteile des zu bildenden Formteils aus unterschiedlichen Zusammensetzungen gleichzeitig oder sequentiell additiv gefertigt werden.

Nach einer weiteren Alternative kann die Bauplattform mit erster Gruppe von Stempeln, zweiter Gruppe von Stempeln bis n-ter Gruppe von Stempeln oder eine Bauplattform mit je einem Stempel, insbesondere für je eine Prozesskammer, rotierbar oder in x,y-Ebene, d.h. horizontal, über die Druckwanne gesteuert werden, um einen Stempel, insbesondere je Prozesskammer, oder eine Gruppe von ersten bis n-ten Stempeln, insbesondre je Prozesskammer, entlang der x,y-Ebene zu steuern. So kann einer Prozesskammer mehr als ein bestimmter Bereich einer Teil-Bauplattform (Gruppe von Stempeln) zugeordnet werden. Alternativ kann die Druckwanne, und insbesondere unterschiedliche Prozesskammern, entlang derx,y-Ebene bestimmten Bereichen der Teil- Plattform zugeordnet werden. Auf diese Weise können Formkörper aus unterschiedlichen Strahlen-härtbaren Zusammensetzung aufgebaut werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch Verwendung einer Druckwannenanordnung, enthaltend zwei oder mehrere Prozesskammern unter Kopf-über- Beaufschlagung mit Strahlung durch eine transparente Druckbodenplatte beliebig zusammengesetzte dreidimensionale Formteile generativ erhalten lassen. Hierbei werden härtbare Zusammensetzungen selektiv schichtweise unter Verwendung einer generativen Maskenbelichtung ausgehärtet. Die jeweiligen unterschiedlichen Formteile können aus mindestens zwei unterschiedlichen härtbaren Zusammensetzungen gefertigt werden. Je nach Wahl der härtbaren Zusammensetzungen können diese im Endprodukt im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Werkstoffeigenschaften und/oder Farbeindrücke generieren. So ist es möglich, geringste Farbunterschiede abzubilden, wodurch z.B. sehr natürlich anmutende Dentalprodukte zugänglich sind. Farbeinstellungen können nicht mehr nur durch die Farbeinstellung einer härtbaren Zusammensetzung eingestellt werden, sondern durch das Zusammenspiel von zwei oder mehreren aushärtbaren Zusammensetzungen.

Dabei bedeutet „Stirnseite“ die kleinste Seitenfläche eines quaderförmigen Stempels, welche der Strahlungsquelle zugewandt ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Gruppe von Stempeln mit ihren ersten Stirnseiten in Richtung der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung im verfahrenen Zustand an der ersten Unterseite der Bauplattform ein erstes dreidimensionales Oberflächenprofil aufspannen, wobei die zweite Gruppe von Stempeln mit ihren zweiten Stirnseiten in Richtung der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenk vorrichtung im verfahrenen Zustand an der zweiten Unterseite der Bauplattform ein zweites dreidimensionales Oberflächenprofil aufspannen, und die n-te Gruppe von Stempeln mit ihren dritten Stirnseiten in Richtung der Strahlungsquelle und/oder Strahlenumlenkvorrichtung im verfahrenen Zustand an der dritten Unterseite der Bauplattform ein drittes dreidimensionales Oberflächenprofil aufspannen.

In den unterschiedlichen Prozesskammern können somit gleichzeitig unterschiedliche

Teilprofile des zu fertigenden Formteils additiv gefertigt werden, wobei in den unterschiedlichen Prozesskammern unterschiedliche Materialien als Ausgangssubstanz angeordnet sind. So können beispielsweise „Überhänge“ eines Formteils aus verschiedenen Materialien gleichzeitig gedruckt werden. Dabei ist das dreidimensionale Oberflächenprofil jeweils aus den STL- bzw. CAD-Daten des 3D-Modells des zu fertigenden Formteilteils berechnet worden und durch individuelles Ansteuern und Verfahren der Stempel aus einer definierten Nullposition heraus realisiert worden.

In einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle mit einer Projektionseinheit, insbesondere auf der Basis DLP, LCD-Masken Belichtung sowie VPP mit Laserspotbelichtung ausgestattet.

Als Strahlungsquelle bevorzugt wird das LUXBEAM® RAPID SYSTEM (LRS) der Firma Visitech AS. Das LUXBEAM® RAPID SYSTEM (LRS) ist ein DLP®-basiertes Stereo- Lithographie-Subsystem für die additive Fertigung von Teilen in Hochauflösung. Das LRS kann u.a. konfiguriert werden für die Standbildprojektion, wie sie typischerweise beim Rapid Prototyping / der Fertigung verwendet wird. Die LTR-Serie besteht aus Projektoren mit unterschiedlicher Auflösung in Kombination mit einer Auswahl an Objektiven. Das LRS unterstützt die Serienfertigung vieler gleichartiger Teile bei hoher Geschwindigkeit. Der LRS nutzt den Vorteil eines sich bewegenden Fotokopfs, um eine große Baufläche zu schaffen, und ermöglicht intelligente Funktionen wie Subpixelation (SPX) zur Verbesserung der Auflösung und Pixel Power Control (PPC), die jedem Pixel im Harz die gleiche Energiemenge bieten. Das System verfügt über eine fortschrittliche, digital gesteuerte UV-LED- Strahlungsquelle, die in Kombination mit der robusten und zuverlässigen DLP®-Technologie ein System mit langer Lebensdauer und niedrigen Wartungskosten bietet. Der LRS ist konfigurierbar und in einer Konfiguration mit einem oder mehreren Köpfen erhältlich, um die Anforderungen an Durchsatz und Bauraum in der Maschine zu erfüllen. Bei dem bereits bewährten und zuverlässigen LRS handelt es sich um ein Plug-and-Play-System / -Modul. Das System ist mit verschiedenen Hochleistungs-UV-LED-Optionen sowie einer Auswahl spezieller UV-Projektionslinsen konfigurierbar.

Dabei kann vorgesehen sein, dass durch eine für die Ansteuerung der Strahlungsquelle hinterlegte Maske, insbesondere eine programmierbare Maske, die nicht belichteten Pixel definiert werden, indem bestimmte Leuchtpunkte der Strahlungsquelle immer ausgeschaltet bleiben. Eine Maske nach der Erfindung entspricht einem Motiv der ausgeschalteten Leuchtpunkte der Strahlungsquelle, wobei sich das Motiv im Bestrahlungsfeld als nicht belichtete Pixel darstellt, insbesondere als statisches Motiv nicht belichteter Pixel.

Durch die hinterlegte Maske wird auf einfachste Weise erreicht, dass die Lichtintensität in bestimmten Bereichen des Belichtungsfelds reduziert wird. Mit dieser Maske kann dann eine Homogenisierung des Belichtungsfelds, insbesondere eine Homogenisierung der Lichtintensität des Belichtungsfelds, besonders bevorzugt eine Homogenisierung im zeitlichen Integral der Lichtintensität des Belichtungsfelds, erreicht werden.

Alternativ zur Verwendung einer hinterlegten Maske kann auch vorgesehen sein, dass durch eine Schwärzung der Mikrospiegel oder durch einen Flächenlichtmodulator mit Lücken in der Besetzung mit Mikrospiegeln oder durch Umlenken der Leuchtpunkte durch die Mikrospiegel die nicht belichteten Pixel definiert werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Homogenisierung der Lichtmengenverteilung im Belichtungsfeld einen Flächenlichtmodulator aufweist, der eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten ansteuerbaren kippbaren Mikrospiegeln aufweist, bei dem die Strahlen einer flächig abstrahlenden Strahlungsquelle über eine Optik abgebildet wird und ein Bestrahlungsfeld der abgebildeten Strahlungsquelle auf einer Projektionsfläche abgebildet wird, wobei eine zur Mitte des Bestrahlungsfelds hin zunehmende Anzahl von Pixeln nicht belichtet wird, sodass im zeitlichen Integral eine Homogenisierung der Lichtintensität aller auf der Projektionsfläche belichteten Pixel erreicht wird.

Die Projektionsfläche wird dabei vorzugsweise durch den transparenten Boden der Druckwanne oder vorzugsweise durch den Teil des Bodens der jeweils genutzten Prozesskammern gebildet.

Hiermit wird ein besonders gut geeignetes Verfahren bereitgestellt, mit dem auch spezifische Intensitätsabweichungen bestimmter Strahlungsquellen, wie Beamer-Typen oder einzelner Beamer auf einfache Art ausgeglichen werden können.

Unter einer Projektionsfläche versteht man in der Optik jene Fläche (oft eine Projektionsebene), auf die ein Urbild durch Strahlen abgebildet (geworfen) wird.

Flächenlichtmodulatoren bestehen aus einer Anordnung von Mikrospiegeln auf einem Halbleiterchip, wobei die Spiegelanzahl anwendungsspezifisch aktuell von einigen hundert bis zu mehreren Millionen Spiegeln variiert. Hierbei kommt in den meisten Fällen ein hochintegrierter anwendungsspezifischer elektronischer Schaltkreis (ASIC) als Basis der Bauelementearchitektur zum Einsatz, um eine individuelle analoge Auslenkung jedes Mikrospiegels zu ermöglichen. Die Einzelspiegel, die anwendungsspezifisch in Zahl und Größe pro Chip variieren, können je nach Anwendung individuell gekippt oder abgesenkt werden, so dass ein flächiges Muster entsteht, mit dessen Hilfe z.B. definierte Strukturen projiziert werden. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil, insbesondere von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen, aus mindestens einer separaten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung in einer Vorrichtung beansprucht, insbesondere zur Herstellung von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen aus mindestens jeweils einer separaten mittels Strahlen-härtbaren Zusammensetzung je Formteil, dass die Schritte umfasst:

A) Bereitstellen einer Vorrichtung mit einer Druckwanne mit mindestens zwei oberseitig offene Prozesskammern, insbesondere zwei bis n Prozesskammern, wobei der Boden der Druckwanne mit den mindestens zwei Prozesskammern zumindest teilweise ein transparentes Material umfasst, wobei mindestens eine erste Prozesskammer der mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern mit einer ersten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung befüllt ist,

- optional Befüllen der zweiten, oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne mit einer zweiten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung, optional befüllen weiterer Prozesskammern, insbesondere Befüllen der n-ten oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne mit einer n-ten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung; und

B) a) relatives, insbesondere vertikales, Aufeinanderzubewegen von erster Unterseite der Bauplattform und einem ersten Boden der ersten Prozesskammer, so dass die erste Unterseite oder einer ersten Kontaktfläche des mindestens einen sich an dieser Unterseite befestigten, sich bildenden Formteils in Kontakt mit einer in der ersten Prozesskammer vorliegenden ersten härtbaren Zusammensetzung tritt oder zumindest partiell in diese eintaucht, wobei insbesondere eine Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht oder Folie am ersten Boden angeordnet ist oder Teil des ersten Bodens ist, insbesondere ist die Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht oder Folie austauschbar, vorzugsweise ist die erste Unterseite oder die erste Kontaktfläche des mindestens einen sich bildenden Formteils nur durch eine definierte Schicht der ersten härtbaren Zusammensetzung vom ersten Boden beabstandet, b) erstes Aushärten einer ersten Schicht an der ersten Unterseite der Bauplattform oder an der ersten Kontaktfläche zu dem mindestens einen sich bildenden Formteil vorliegenden ersten härtbaren Zusammensetzung mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen durch den ein transparentes Material umfassenden ersten Boden der ersten Prozesskammer, c) relatives Voneinanderwegbewegen von erster Unterseite und Boden der ersten Prozesskammer, insbesondere um eine weitere Kontaktfläche des mindestens einen sich bildenden Formteils mit der in der ersten Prozesskammer vorliegenden ersten härtbaren Zusammensetzung zu benetzen, vorzugsweise ist die weitere Kontaktfläche oder das mindestens eine Formteil nur durch eine definierte Schicht der ersten härtbaren Zusammensetzung vom ersten Boden beabstandet, d) Wiederholen der Schritte a) bis c) bis zur Fertigstellung des dreidimensionalen Formteils, und

C) optional wobei mindestens eine zweite Prozesskammer der mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern, insbesondere der zwei bis n-ten Prozesskammer, mit einer zweiten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung befüllt ist, insbesondere wie die zweite bis n-te Prozesskammer mit jeweils einer separaten Strahlen-härtbaren Zusammensetzung befüllt, a) relatives, insbesondere vertikales, Aufeinanderzubewegen von zweiter Unterseite der Bauplattform und einem zweiten Boden der zweiten Prozesskammer, so dass die zweite Unterseite oder eine erste Kontaktfläche des mindestens einen an dieser Unterseite befestigten, sich bildenden Formteils in Kontakt mit einer in der zweiten Prozesskammer vorliegenden zweiten härtbaren Zusammensetzung tritt oder zumindest partiell in diese eintaucht, vorzugsweise ist die zweite Unterseite oder die erste Kontaktfläche des mindestens einen Formteils nur durch eine definierte Schicht der zweiten härtbaren Zusammensetzung vom zweiten Boden beabstandet, b) erstes Aushärten einer ersten Schicht an der zweiten Unterseite der Bauplattform oder an der ersten Kontaktfläche zu dem mindestens einen sich bildenden Formteil vorliegenden zweiten härtbaren Zusammensetzung mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen durch den ein transparentes Material umfassenden zweiten Boden der zweiten Prozesskammer, c) relatives Voneinanderwegbewegen von zweiter Unterseite und zweitem Boden der zweiten Prozesskammer, insbesondere um eine weitere Kontaktfläche des mindestens einen sich bildenden Formteils mit der in der zweiten Prozesskammer vorliegenden zweiten härtbaren Zusammensetzung zu benetzen, vorzugsweise ist die weitere Kontaktfläche oder das mindestens eine Formteil nur durch eine definierte Schicht der zweiten härtbaren Zusammensetzung vom zweiten Boden beabstandet, d) Wiederholen der Schritte a) bis c) in C) bis zur Fertigstellung des mindestens einen dreidimensionalen Formteils.

Als definierten Schichten der Strahlen härtbaren Zusammensetzungen gelten insbesondere Schichten von 5 bis 250 Mikrometer, bevorzugt Schichten von 20 bis 100 Mikrometer.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können mindestens zwei bis n Formteile in zwei bis n Prozesskammern aus mindestens zwei unterschiedlichen Strahlen-härtbaren Zusammen setzungen hergestellt werden. Daher wird ein Verfahren zur Herstellung von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen aus mindestens einer separaten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung in einer Vorrichtung mit erfindungsgemäßer Druckwanne beansprucht, dass die vorgenannten Schritte umfasst. Hier werden zwei Formteile in einer der Prozesskammern der Druckwanne hergestellt, während die verbleibenden Prozesskammern nicht mit Strahlen beaufschlagt werden. In einem solchen Verfahren erfolgt somit der folgende Schritt: mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen durch den ein transparentes Material umfassenden ersten Boden der ersten Prozesskammer, wobei mindestens zwei Formteile in B) hergestellt werden. Der nachfolgende Schritt in C), insbesondere b), wird in dieser Variante nicht durchgeführt: mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen durch den ein transparentes Material umfassenden zweiten Boden der zweiten Prozesskammer. In dieser Verfahrensvariante ist die Schrittfolge in C) optional a) und optional b), optional c) optional d), wobei falls die mindestens eine zweite Prozesskammer der mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern, insbesondere der zwei bis n-ten Prozesskammer, mit einer zweiten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung befüllt ist, insbesondere wie die zweite bis n-te Prozesskammer mit jeweils einer separaten Strahlen-härtbaren Zusammensetzung befüllt ist, diese Prozesskammer nicht mit Strahlen durch den Boden beaufschlagt werden. Dies kann erfolgen durch ein nicht Belichten oder unterseitiges Abdecken des Bodens.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von mindestens zwei dreidimensionalen Formteilen aus mindestens jeweils einer separaten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung in einer Vorrichtung mit erfindungsgemäßer Druckwanne, dass genannten Schritte umfasst. Hier werden mindestens zwei Formteile in mindestens zwei unterschiedlichen Prozesskammern der Druckwanne hergestellt. Alternativ können zwei bis n- Formteile in zwei bis n-Prozesskammern hergestellt werden. Dabei können die zwei bis n- Formteile auch jeweils Gruppen von Formteilen bilden die gruppenweise in zwei bis n- Prozesskammern gedruckt werden.

Alternativ können im erfindungsgemäßen Verfahren mindestens zwei bis n Formteile in nur einer der beiden oberseitig offenen Prozesskammern der erfindungsgemäßen Druckwanne mit mindestens zwei oberseitig offenen Prozesskammern hergestellt werden. Es kann zweckmäßig sein, auch in dieser Konstellation die erfindungsgemäße Druckwanne zu verwenden und die ggf. nicht genutzten zweite bis n-te Prozesskammern bodenseitig Strahlen undurchlässig abzudecken, so dass in den zweiten bis n-ten Prozeßkammern vorliegende Strahlen-härtbaren Zusammensetzungen später in einem anderen Druckprozess verwendet werden können. Das Abdecken der Strahlen-härtbaren Zusammensetzung ohne Umfüllen der Zusammensetzung kann den Vorteil haben, dass weniger Zusammensetzung durch ein ständiges Umfüllen verbraucht wird. Daher ist diese Vorgehensweise ökonomischer und minimiert den Verbrauch an Zusammensetzung. Erfindungsgemäße kann die Vorrichtung in einem CLIP Verfahren verwendet werden und das Verfahren ein CLIP Verfahren sein.

Optional können die Prozesse B) oder C) zur Herstellung von n-ten Formteilen in n-ten oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne aus mit einer n-ten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung durchgeführt werden.

Nach einer Alternative kann es bevorzugt sein, wenn im Schritt c) das Voneinanderweg- bewegen so erfolgt, dass die erste Unterseite der Bauplattform oder ein daran vorliegendes sich bildendes Formteil zumindest bereichsweise nicht mehr in Kontakt mit der ersten härtbaren Zusammensetzung in der ersten Prozesskammer und/oder dem ersten Boden der ersten Prozesskammer steht. Der vorgenannte Schritt c) umfasst die Schritte c) in A) und/oder B) jeweils unabhängig.

Ebenfalls können zwei bis n-Formteile durch Verwendung der erfindungsgemäßen Druckwanne mit mindestens zwei Prozesskammern auch Formteile aus unterschiedlichen Strahlen-härtbaren Zusammensetzungen aufgebaut werden. Dies ist möglich, indem entweder die Bauplattform in x,y-Ebene über den Prozesskammern entsprechend über andere Prozesskammern bewegt wird oder die Druckwanne entsprechend unter der Bauplattform entsprechend in x,y-Ebene bewegt wird.

So kann das erfindungsgemäße Verfahren auch umfassen, c) relatives Voneinanderwegbewegen von zweiter Unterseite und zweitem Boden der zweiten Prozesskammer, so dass die erste Unterseite der Bauplattform oder ein daran vorliegendes sich bildendes Formteil zumindest bereichsweise nicht mehr in Kontakt mit der ersten härtbaren Zusammensetzung in der ersten Prozesskammer, insbesondere bis die erste Unterseite der Bauplattform oder ein daran vorliegendes sich bildendes Formteil in x,y-Ebene über die Prozesskammern bewegbar ist oder die Prozesskammern, d.h. die Druckwanne in x,y-Ebene darunter frei bewegbar ist. Zuordnen der ersten Unterseite der Bauplattform oder eines daran vorliegendes sich bildendes Formteil zu einer zweiten Prozesskammer und Durchführen von C) a) und insbesondere b) c) und optional d).

Dabei ist es bevorzugt, wenn der Boden der Druckwanne als transparentes Material eine Fluor-enthaltende polymere Beschichtung oder eine Fluor-enthaltende polymere Folie auf der den mindestens zwei Prozesskammern zugwandten Oberfläche aufweist. Vorzugsweise ist die Fluor-enthaltende polymere Folie austauschbar. Bevorzugt kann eine Druckwanne bereitgestellt werden, deren Boden aus transparentem Material gebildet ist. Der Boden der Druckwanne umfasst vorzugsweise mindestens eine oder mehrere Platten aus Borsilikatglas, Quarzglas, getempertem Glas, Polymere die optional auf der den jeweiligen Prozesskammern zugwandten Oberfläche mit Silikon oder einer Folie versehen sind.

Bevorzugt kann das Verfahren in B) im Schritt a) den Schritt a2) umfassen: Verfahren einer ersten Gruppe von Stempeln aus einer ersten Unterseite einer Bauplattform in eine erste Position zur Bildung eines ersten dreidimensionalen Oberflächenprofils mittels der der Strahlungsquelle zugewandten ersten Stirnseiten der ersten Gruppe von Stempeln, wobei initial die erste Unterseite dem Boden der ersten Prozesskammer zugewandt ist. Analog kann in C) mit zweiter und n-ter Gruppe von Stempeln mit zweiter und n-ter Unterseite zur Bildung eines jeweiligen Oberflächenprofils in zweiter bis n-ter Prozesskammer verfahren werden.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil aus mindestens zwei unterschiedlichen härtbaren Zusammensetzungen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

A) Zurverfügungstellung einer Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; optional i) Bereitstellen einer Druckwanne mit einrastbaren Trennwänden, insbesondere reversibel einrastbaren Trennwänden, vorzugsweise in der Vorrichtung; ii) Einteilen der Druckwanne in eine erste, zweite und n-te Prozesskammer mittels reversibel einrastbarer Positionierung der Trennwände innerhalb der Druckwanne;

- optional Befüllen der ersten, oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne mit einer ersten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung;

- optional Befüllen der zweiten, oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne mit einer zweiten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung;

- optional Befüllen der n-ten oberseitig offenen Prozesskammer der Druckwanne mit einer n- ten mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzung; a.1 ) Verfahren einer ersten Gruppe von Stempeln aus einer ersten Unterseite einer Bauplattform in eine erste Position zur Bildung eines ersten dreidimensionalen Oberflächenprofils mittels der der Strahlungsquelle zugewandten ersten Stirnseiten der ersten Gruppe von Stempeln, wobei initial die erste Unterseite dem mit einer Fluorkohlenwasserstoff enthaltenden polymeren Schicht beschichteten Boden der ersten Prozesskammer zugewandt ist; a.2) relatives, insbesondere vertikales, Aufeinanderzubewegen von erster Unterseite der Bauplattform und dem mit der Fluorkohlenwasserstoff enthaltenden polymeren Schicht beschichteten Boden der ersten Prozesskammer, so dass die erste Unterseite oder ein an dieser Unterseite befestigtes, sich bildendes Formteil in Kontakt mit einer in der ersten Prozesskammer vorliegenden ersten härtbaren Zusammensetzung tritt oder zumindest partiell in diese eintaucht, wobei insbesondere eine Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht oder Folie am ersten Boden angeordnet ist oder Teil des ersten Bodens ist, insbesondere ist die Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht oder Folie austauschbar, vorzugsweise ist die erste Unterseite oder das Formteil nur durch eine definierte Schicht der ersten härtbaren Zusammensetzung vom ersten Boden beabstandet; b) erstes Aushärten einer ersten Schicht an der ersten Unterseite oder an der ersten Kontaktfläche zu dem sich bildenden Formteil vorliegenden ersten härtbaren Zusammensetzung mittels Kopf-über-Beaufschlagung mit Strahlen durch einen ein transparentes Material umfassenden ersten Boden der ersten Prozesskammer; c) relatives Voneinanderwegbewegen von erster Unterseite und Boden der ersten Prozesskammer, so dass die erste Unterseite der Bauplattform oder ein daran vorliegendes sich bildendes Formteil zumindest bereichsweise nicht mehr in Kontakt mit der ersten härtbaren Zusammensetzung in der ersten Prozesskammer und/oder dem ersten Boden der ersten Prozesskammer steht. Die Schritte a.1, a2, b und c können als Schritt d wiederholt werden, bis das Formteil vollständig ausgebildet wurde.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: e) Entfernen des Formteils von der ersten Unterseite der Bauplattform durch Verfahren der Stempel der ersten Gruppe in eine zweite Position. Entsprechend kann für zweites bis n-tes Formteil verfahren werden.

In einer Ausführungsform wird die Schrittfolge a.1) bis c) mindestens einmal, vorzugsweise n- fach, wiederholt, bevor mit dem Schritt e) fortgefahren wird. Die Schrittfolgen a.1) bis c) und e) können in A) und/oder B) jeweils unabhängig voneinander durchgeführt werden. Für alle im Zusammenhang mit diesem Verfahren genannten Angaben „mindestens einmal, vorzugsweise n-fach“ kann vorzugsweise umfassen mindestens zweimal bis vorzugsweise n- fach“.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass dieses ein Verfahren zur stereolithographischen Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil darstellt und/oder eine solches zum Digital Light Processing von mindestens einem dreidimensionalen Formteil aus mindestens zwei härtbaren Zusammensetzungen darstellt.

Dadurch werden in vorteilhafter Weise Verfahren zur gleichzeitigen additiven Fertigung von Bauteilen aus verschiedenen Materialien zur Verfügung gestellt. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der gemäß dem Verfahren erhaltenen Formkörper als dentales Formteil für die Zahnrestauration, als Zahnersatz, als Hilfsteil für einen Zahnersatz, als Prothese, insbesondere Knochenprothese, oder Bestandteil hiervon oder als Hörgerätegehäuse.

Die Erfindung betrifft ferner eine Druckwanne für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Zudem ist Gegenstand der Erfindung ein Kit umfassen eine erfindungsgemäße Druckwanne und die Vorrichtung. Es kann auch sinnvoll sein eine Druckwanne oder eine Prozesskammer mit einem Schlauchbeutel mit Dosierschlauch einer jeweiligen Prozesskammer als ein Dosiersystem zuzuordnen.

Die Erfindung betrifft ferner eine kieferorthopädische Apparatur zur Anfertigung einer Zahnschiene, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Figurenbeschreibung

Figuren 1a und 1b zeigen eine Vorrichtung 1 zur schichtweisen generativen Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil 2 aus mindestens zwei mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzungen 3a, 3b.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Druckwanne 6 von oben mit Einteilung der Druckwanne 6 in gleich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d (Figur 2a) und in unterschiedlich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d (Figur 2b).

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Druckwanne 6 von oben mit Einteilung der Druckwanne 6 in gleich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d, wobei jede Prozesskammer ein eigenes Bestrahlungsfenster aufweist (Figur 3a) bzw. sich die Prozesskammern ein großes gemeinsames Bestrahlungsfenster teilen. Figur 4 zeigt die Bauplattform jeweils seitlich (oben) und in der Draufsicht (unten), wobei in Figur 4a vier Stempel ausgebildet sind, wobei in Figur 4b n Stempel ausgebildet sind.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1a zeigt eine Vorrichtung 1 zur schichtweisen generativen Herstellung von mindestens einem dreidimensionalen Formteil 2 aus mindestens zwei mittels Strahlen härtbaren Zusammensetzungen 3a, 3b. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Beckenmodul 5 mit einer Druckwanne 6 und optional eine Vorratskammer 8 (Fig. 1b). Die optionale Vorratskammer 8 (Fig. 1b) des Beckenmoduls 5 beinhaltet einen Vorrat härtbarer Zusammensetzungen 3. In Alternativen kann die Zusammensetzung in einem Freiraum zwischen Trennwand und Bauplattform während des Druckprozesses ausweichen. Die Druckwanne 6 ist mittels einrastbarer, insbesondere vertikal angeordneter Trennwände 15 optional reversibel einrastbarer Trennwände in Prozesskammern 7a, 7b, 7c einteilbar - mindestens in zwei, bevorzugt in 100, besonders bevorzugt in 200 Prozesskammern -, in denen die eigentliche additive Fertigung abläuft. Die Prozesskammern 7a, 7b, 7c sind gegeneinander durch eine Silikonbeschichtung der Wände und des Bodens 11 der Prozesskammern gegeneinander abgedichtet, so dass in jede Prozesskammer eine unterschiedliche härtbare Zusammensetzung 3a, 3b, 3c gefüllt werden kann. Der Boden 11 der Druckwanne 6 ist ein bis mehrschichtig ausgestaltet und umfasst - von unten nach oben - eine erste Glasschicht 12, insbesondere Quarzglasschicht oder eine PMMA-Platte, optional eine zweite transparente Silikonschicht 13 und optional eine dritte Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht 14 und ist somit durchlässig für Strahlen.

Eine Strahlungsquelle 4 und/oder Strahlenumlenkvorrichtung zum Aushärten der härtbaren Zusammensetzungen in den Prozesskammern kann somit unterhalb des Druckwannen bodens 11 platziert werden, sodass eine Kopf-über-Beaufschlagung der härtbaren Zusammensetzungen 3 mit Strahlen erfolgen kann. Als Strahlungsquelle bevorzugt wird das LUXBEAM® RAPID SYSTEM (LRS) der Firma Visitech AS, welches ein DLP®-basiertes Stereo-Lithographie-Subsystem für die additive Fertigung darstellt.

Die Bestrahlung erfolgt durch den Druckwannenboden. Hierbei kann entweder ein großes Fenster über alle Prozesskammern 7a, 7b, 7c hinweg oder für jede Prozesskammer ein einzelnes Bestrahlungsfenster vorgesehen sein.

Den einzelnen Prozesskammern 7a, 7b, 7c können Gruppen von Stempeln 16a, 16b, 16c einer Bauplattform 9 zugeordnet werden. Die Stempel 16a, 16b, 16c sind aus der Ebene der Bauplattform 9 heraus mittels eines Motors verfahrbar, wobei eine Einzelansteuerung jedes einzelnen Stempels durch einen Mikroprozessor erfolgt. Die Stempel 16a, 16b, 16c bilden jeweils eine zu der Strahlungsquelle 4 zugewandte Unterseite 10a, 10b, 10c (s. Fig. 4). An dieser erfolgt beim Aushärteprozess eine Anbindung des zu fertigenden Formteils 2. Jede Gruppe von Stempeln 16a, 16b, 16c bildet mit ihren Stirnseiten 17a, 17b, 17c, die zur Strahlungsquelle 4 hin orientiert sind, eine jeweilige dreidimensionale Oberflächenstruktur in der jeweiligen Prozesskammer 7a, 7b, 7c. Die dreidimensionale Oberflächenstruktur ist herleitbar aus den STL- bzw. CAD-Daten des 3D Modells des herzustellenden Formteils.

Durch die stempelähnlichen Plattformeinheiten ergibt sich vorteilhafterweise ein automatisches Auswurfsystem durch gezieltes Ein- oder Ausfahren der Einzelstempel 16 der Bauplattform 9 zum Ablösen des gedruckten Objektes 2.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Druckwanne 6 von oben mit Einteilung der Druckwanne 6 in gleich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d (Figur 2a) und in unterschiedlich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d (Figur 2b). Die Druckwannenanordnung kann demnach eine Vielzahl von Prozesskammern, insbesondere mit im Wesentlichen quadratischer oder rechteckiger Querschnittsbodenfläche, aufweisen, wobei benachbarte Prozesskammern vorzugsweise durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt sind. Die Trennwände der Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d können aus der Druckwanne 6 herausgenommen werden und wieder neu in die Druckwanne 6 mit gleicher oder geänderter Anordnung vertikal, vorzugsweise in transparente Silikonlippen (nicht eingezeichnet), eingesteckt werden. Die dabei resultierende jeweilige Größe der gebildeten Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d kann an die Größe des additiv zu fertigenden Formteils angepasst werden. Die Trennwände weisen vorzugsweise eine Silikonbeschichtung auf, damit eine effektive Abdichtung der jeweiligen Prozesskammern erfolgt. In jede Prozesskammer kann eine andere härtbare Zusammensetzung deponiert werden. In den Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d findet der eigentliche Druckvorgang statt. Wird jeder der Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d eine eigene (Teil-)Bauplattform zugeordnet und erfolgt eine gleichzeitige Belichtung der verschiedenen Zusammensetzungen in den verschiedenen Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d, können die einzelnen Aushärtevorgänge in den verschiedenen Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d parallel ablaufen.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Druckwanne 6 von oben mit Einteilung der Druckwanne 6 in gleich große Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d, wobei jede Prozesskammer ein eigenes Belichtungsfenster aufweist (Figur 3a) bzw. sich die Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d ein großes gemeinsames Fenster teilen. Ist die Strahlungsquelle 4 unterhalb des Druckwannenbodens platziert, so ist Voraussetzung in beiden Fällen, dass der Druckwannen boden für Strahlung durchlässig ist. In einer Ausführungsform umfasst der Druckwannenboden - von unten nach oben - eine Glasscheibe, eine transparente Silikonschicht und eine Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht. Durch die transparente Silikonschicht und durch die Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht sind härtbare Zusammensetzungen nach Beendigung des Prozesses der additiven Fertigung leichter ablösbar. Die Silikonschicht erfüllt gleichzeitig eine Abdichtungsfunktion der einzelnen Prozesskammern 7a, 7b, 7c und 7d.

Figur 4 zeigt die Bauplattform 9 jeweils seitlich (oben) und in der Draufsicht (unten), wobei in Figur 4a vier Stempel ausgebildet sind, wobei in Figur 4b n Stempel ausgebildet sind. Die Bauplattform 9 ist in Stempel 16, 16a, 16b, 16c segmentiert. Dabei kann die Anzahl der Stempel von n = 2 bis n = 100 oder n = 200 variieren. Jeder einzelne Stempel ist verfahrbar, d.h. aus einer definierten Nullposition heraus längs seiner Längsachse verschiebbar. Jeder einzelne Stempel hat einen Motor, Stellantrieb und/oder einen Zahnradantrieb und ist beispielsweise durch einen Mikroprozessor steuerbar. Eine Vielzahl von Stempeln kann eine Matrix bilden (siehe Figur 4b), sodass eine Matrixansteuerung erfolgt. Je nach Ausbildung der Prozesskammern 7a, 7b, 7c können Gruppen von Stempeln 16a, 16b, 16c (Teil-) Bauplattformen 9 bilden, an denen das sich bildende Formteil anbinden kann. So können, bei gleicher Belichtungszeit, „Druckprozesse“ in den verschiedenen Prozesskammern 7a, 7b, 7c parallel ablaufen. Dabei können in den verschiedenen Prozesskammern 7a, 7b, 7c unterschiedliche härtbare Zusammensetzungen deponiert sein, so dass eine Vorrichtung zur gleichzeitigen additiven Fertigung von Bauteilen aus verschiedenen Materialien bereitgestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2. Formteil

3, 3a, 3b, 3c härtbare Zusammensetzungen, insbesondere erste zweite bis n-te härtbare

Zusammensetzungen

4 Strahlungsquelle

5 Beckenmodul

6 Druckwanne

7, 7a, 7b, 7c, 7d Prozesskammern

8 Vorratskammer

9 Bauplattform

10, 10a, 10, b, 10 c Unterseite Boden transparenter Boden, insbesondere Platte oder Glas(scheibe) Silikon(schicht) Fluorkohlenwasserstoff enthaltende polymere Schicht Trennwand , 16a, 16b, 16c Stempel , 17a, 17b, 17c Stirnseite