Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands mittels schichtweisem Materialauftrag, wobei Geometriedaten für den Formgegenstand, ein Trägerteil mit einer Basisfläche zur Aufnahme des dreidimensionalen Formgegenstands sowie mindestens ein fließfähiges erstes und wenigstens ein sich davon unterscheidendes fließfähiges zweites Material bereitgestellt werden, wobei Materialportionen des mindestens einen fließfähigen ersten Materials entsprechend den Geometriedaten auf die Basisfläche und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands aufgebracht werden, um mindestens eine Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands zu erzeugen, und wobei die mindestens eine, aus dem wenigstens einen fließfähigen ersten Material bestehende Materialschicht und mindestens eine aus dem wenigstens einen fließfähigen zweiten Material bestehende weitere Materialschicht verfestigt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands mittels schichtweisem Materialauftrag, mit einem eine Basisfläche zur Aufnahme des Formgegenstands aufweisenden Trägerteil, mit mindestens einem ersten Reservoir zur Aufnahme wenigstens eines fließfähigen ersten Materials und einem zweiten Reservoir zur Aufnahme wenigstens eines sich vom ersten fließfähigen Material unterscheidenden fließfähigen zweiten Materials, mit mindestens einer, mit dem mindestens einen ersten Reservoir verbundenen Abgabeeinrichtung zur Abgabe von Materialportionen des mindestens einen ersten Materials auf die Basisfläche und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands, mit einer ersten Positioniereinrichtung, mittels welcher das Trägerteil und die Abgabeeinrichtung zum Auftragen der Materialportionen auf der Basisfläche und/oder der verfestigten Materialschicht relativ zueinander beweglich positionierbar sind, wobei die Abgabeeinrichtung und die erste Positioniereinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, die einen Datenspeicher zum Ablegen von Geometriedaten des herzustellenden Formgegenstands aufweist, wobei mittels der Steuereinrichtung die Abgabe der Materialportionen und die Positioniereinrichtung derart in Abhängigkeit von den Geometriedaten steuerbar sind, dass mindestens eine aus dem mindestens einen ersten Material bestehende Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands auf die Basisfläche und/oder die darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands aufbringbar ist, und mit mindestens einer Fixiereinrichtung zum Verfestigen der mindestens einen aus dem mindestens einen fließfähigen ersten Material bestehenden Materialschicht und zum Verfestigen mindestens einer aus dem fließfähigen zweiten Material bestehenden weiteren Materialschicht. Unter einer Materialportion wird insbesondere ein Materialtröpfchen verstanden.

Eine derartige Vorrichtung ist unter der Bezeichnung Stratasys ^® Objet30 Pro im Handel verfügbar. Die Vorrichtung hat eine Halterung, an der ein Trägerteil mit einer etwa rechteckigen Basisfläche angeordnet ist, die sich in einer Horizontalebene erstreckt. Auf die Basisfläche ist der herzustellende dreidimensionale Formgegenstand durch Auftragen einer Vielzahl von übereinandergeschichteten Materialschichten schichtweise aufbringbar.

Über der Basisfläche sind mehrere Druckköpfe an der Halterung angeordnet, die jeweils mehrere, in einer Reihe nebeneinander angeordnete Düsen haben, aus denen Materialportionen eines fließfähigen Materials auf die Basisfläche bzw. eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands abgebbar ist. Die Reihen mit den Düsen sind parallel zu den beiden kurzen Rändern der rechteckigen Basisfläche angeordnet und mittels einer Positioniereinrichtung parallel zu den beiden langen Rändern der rechteckigen Basisfläche verschiebbar. Mit Hilfe der Positioniereinrichtung kann das die Basisfläche aufweisende Trägerteil außerdem auf die Druckköpfe zu und von diesen weg bewegt werden. Die Düsen eines ersten Druckkopfs sind mit einem ersten Reservoir verbunden, das mit einem dünnflüssigen ersten Polymer befüllt ist. Die Düsen eines zweiten Druckkopfs sind mit einem zweiten Reservoir verbunden, das mit einem dünnflüssigen zweiten Polymer befüllt ist, welches sich von dem ersten Polymer unterscheidet. Die Polymere können beispielsweise unterschiedliche Farben oder unterschiedliche mechanische oder chemische Eigenschaften aufweisen. In Sachen Festigkeit nach der Härtung bleiben sie aber immer noch im unteren Bereich, der durch die niedrigviskosen Materialien beschränkt wird. Mit Hilfe der Druckköpfe lassen sich Materialschichten auftragen, die aus den unterschiedlichen Polymeren und/oder einem Gemisch dieser Polymere bestehen. So ist es beispielsweise möglich, dass jeder Druckkopf jeweils 50% der aufzutragenden Materialmenge abgibt, so dass sich die Polymere des ersten und zweiten Reservoirs beim Auftragen im Verhältnis 50:50 miteinander vermischen.

Benachbart zu den Druckköpfen ist eine Fixiereinrichtung angeordnet, die zum Vernetzen bzw. Verfestigen der mit Hilfe der Druckköpfe aufgetragenen Materialschichten eine ultraviolette Strahlungsquelle aufweist. Die Fixiereinrichtung ist zusammen mit den Druckköpfen relativ zu der Basisfläche bewegbar.

Die Positioniereinrichtungen und der Druckkopf sind mit einer Steuereinrichtung verbunden, welche die Positioniereinrichtungen und die Materialabgabe des Druckkopfs derart steuert, dass der Formgegenstand durch schichtweisen Materialauftrag herstellbar ist.

Zur Herstellung eines Formgegenstands werden die Druckköpfe benachbart zu einem ersten Rand der Unterlage in einem vorbestimmten Abstand über dieser positioniert. Aus einem Datenspeicher, in dem Geometriedaten für den herzustellenden Formgegenstand abgelegt sind, werden Daten für die Geometrie einer ersten Materialschicht in einen schnellen Druckpuffer geladen. Danach werden die Druckköpfe mit Hilfe der ersten Positioniereinrichtung kontinuierlich auf den gegenüberliegenden zweiten Rand der Unterlage zu verfahren. Gleichzeitig wird durch entsprechendes Ansteuern der einzelnen Düsen der Druckköpfe an den Stellen, an denen auf der Unterlage eine erste Materialschicht des Formgegen- stands ausgebildet werden soll, jeweils mindestens eine Materialportion auf die Unterlage abgegeben. Die Ansteuerung der einzelnen Düsen erfolgt in Abhängigkeit von der aktuellen Position des betreffenden Druckkopfs und in Abhängigkeit von den im Druckpuffer befindlichen Daten. Das so auf die Unterlage aufgetragene fließfähige Polymermaterial wird durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung verfestigt, welche mit Hilfe der Fixiereinrichtung erzeugt wird.

Wenn der Druckkopf am zweiten Rand der Unterlage angekommen ist, wird die horizontale Vorschubbewegung des Druckkopfs gestoppt und aus dem Datenspei eher werden Geometriedaten für eine auf die zuvor erzeugte Materialschicht aufzutragende weitere Materialschicht in den Druckpuffer geladen. Außerdem wird das Trägerteil mit der Basisfläche um ein Maß, dass der Dicke der zuvor erzeugten Materialschicht entspricht, abgesenkt, um auf diese Materialschicht eine weitere Materialschicht aufzutragen. Nun werden die Druckköpfe mit Hilfe der Positio niereinrichtung kontinuierlich auf den ersten Rand der Unterlage zu bewegt.

Gleichzeitig wird durch entsprechendes Ansteuern der Düsen an den Stellen, an denen die weitere Materialschicht ausgebildet werden soll, jeweils mindestens eine Materialportion auf die bereits fertig gestellte und verfestigte Materialschicht abgegeben. Das so auf die Unterlage aufgetragene fließfähige Polymermaterial wird wiederum durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung verfestigt, welches mit Hilfe der Fixiereinrichtung erzeugt wird.

Die vorstehend genannten Verfahrensschritte werden in entsprechender Weise solange wiederholt, bis der Formgegenstand fertig gestellt ist.

Da bei der vorbekannten Vorrichtung die Düsen, mittels denen das fließfähige Ma terial aufgetragen wird, kleine Düsenquerschnitte haben, um eine entsprechend hohe Auflösung zu ermöglichen, müssen die fließfähigen Materialien eine entspre chend niedrige Viskosität haben, um aus den Düsen ausgestoßen werden zu kön nen. Üblicherweise beträgt diese Viskosität etwa 5 bis 25 MPa ^» s. Die in dem fließ fähigen Materialien enthaltenen Polymerketten müssen daher entsprechend kurz sein. Dies hat aber den Nachteil, dass die schichtweise hergestellten Formgegen- stände nur eine vergleichsweise geringe mechanische Festigkeit aufweisen. Auch lässt sich auf andere Eigenschaften der schichtweise hergestellten Formgegenstände durch die Auswahl der zum Drucken verwendeten Materialien nur begrenzt Einfluss nehmen. Ungünstig ist außerdem, dass das schichtweise Herstellen der Formgegenstände zeitaufwändig ist.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein schnelles Herstellen eines Formgegenstands ermöglichen. Außerdem sollen es das Verfahren und eine Vorrichtung ermöglichen, durch entsprechendes Auswählen der zum Herstellen der Materialschichten verwendeten fließfähigen Materialien die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften in einem weiten Bereich einzustellen. Insbesondere sollen mit dem Verfahren und der Vorrichtung auch Formgegenstände herstellbar sein, die hochviskose, oder nicht digital druck- bzw. auftragbare Polymere enthalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens der eingangsgenannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese sehen vor, dass mindestens ein Transferkörper bereitgestellt wird, dass ein Oberflächenbereich des Transferkörpers mit einer Schicht des fließfähigen zweiten Materials beschichtet und diese Schicht derart mit der der Basisfläche abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands in Kontakt gebracht wird, dass das fließfähige zweite Material von dem Transferkörper auf die Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands übertragen wird und auf dieser die weitere Materialschicht bildet, deren Struktur zumindest bereichsweise derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands entspricht, dass die Oberfläche der weiteren Materialschicht vorzugsweise in einem konstanten Abstand zur Basisfläche angeordnet wird und dass die weitere Materialschicht verfestigt wird. Es handelt sich also um ein Hybridverfahren, bei dem zunächst durch Auftragen von Materialportionen, an den Stellen, an denen eine erste Materialschicht des Formgegenstands sein soll, die erste Materialschicht„digital" strukturiert und verfestigt wird und danach auf die erste Materialschicht mit einem„analogen" Kontaktdruckverfahren mindestens eine weitere Materialschicht aufgebracht wird. Das zweite Material für die weitere Materialschicht wird derart auf der Basisfläche bzw. der darauf befindlichen, verfestigten Materialschicht angeordnet, dass die der Basisfläche abgewandte, gesamte zu bedruckende Oberfläche der weiteren Materialschicht an jeder Position in einem konstanten Abstand zur Basisfläche angeordnet ist. Bei einer ebenen Basisfläche verläuft also die Oberfläche der weiteren Materialschicht in einer parallel zur Ebene der Basisfläche beabstandeten Ebene. Bei einer zylindrischen Basisfläche liegt die der Basisfläche abgewandte Oberfläche der weiteren Materialschicht in einer zur Basisfläche konzentrischen Zylinderfläche. Bei dem„analogen" Kontaktdruckverfahren wird zunächst auf dem Transferkörper eine Schicht des fließfähigen zweiten Materials erzeugt und dann wird an diejenigen Bereichen dieser Schicht, die der ersten Materialschicht entsprechen, Material auf die erste Materialschicht übertragen. Somit entspricht die Struktur der auf diese Weise erzeugten weiteren Materialschicht in der orthogonalen Projektion auf die Basisfläche zumindest bereichsweise der Struktur, welche die oberste verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands in der orthogonalen Projektion auf die Basisfläche aufweist. Da mit dem Kontaktdruckverfahren auch hochviskose Materialien auf eine strukturierte Materialschicht aufgebracht werden können, lassen sich mit dem Verfahren auch Formgegenstände herstellen, die nicht digital druckbare Polymere enthalten. Dies ermöglich eine hohe mechanische Festigkeit des Formgegenstands. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Formgegenstände beliebiger Höhe (ohne Höheneinschränkung) entsprechend vorgegebener Geometriedaten hergestellt werden. Die durchschnittliche Bauteilhöhe des Formgegenstands beträgt gewöhnlich 0,01 m bis 1 m. Sie ist in der Praxis nur durch maschinenbauliche Limits, wie z.B. den maximal zulässigen Hub der Trägerteils (Drucktisches) oder durch applikationsbedingte Faktoren beschränkt. Bei Bedarf können zum Erzeugen der aus den Materialportionen hergestellten Materialschicht Materialportionen aus unterschiedlichen fließfähigen ersten Materialien auf die Basisfläche und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands aufgetragen werden. Dabei werden die aus unterschiedlichen fließfähigen ersten Materialien bestehenden Materialportionen in Erstreckungsrichtung Basisfläche entsprechend ihnen jeweils zugeordneten Geometriedaten vorzugsweise derart zueinander versetzt aufgetragen, dass sich die unterschiedlichen ersten Materialen beim Auftragen nicht oder nur geringfügig miteinander vermischen. In der Aufsicht auf die Basisfläche hat die so hergestellte Materialschicht dann Bereiche, die aus unterschiedlichen ersten Materialen bestehen. Diese Bereiche können direkt aneinander angrenzen und/oder durch Zwischenräume voneinander beabstandet sein. Insbesondere kann mindestens ein erstes Material als Baumaterial dienen und wenigstens ein weiteres erstes Material als Stützmaterial. Dabei ist das Stützmaterial in einer Flüssigkeit lösbar, in der das Baumaterial nicht lösbar ist. Somit kann das Stützmaterial nach dem Auftragen sämtlicher Materialschichten, durch Inkontaktbringen des Formgegenstands mit dem Lösungsmittel aus dem Schichtstapel herausgelöst werden. Auf diese Weise lassen sich mit Hilfe des Stützmaterials beispielsweise Formgegenstände mit Überhängen oder Hohlräume herstellen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Materialportionen auf die Basisfläche und/oder die darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands aufgetragen. Dies kann zum Beispiel unter Verwendung einer Düse geschehen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen,

dass nach dem Verfestigen der weiteren Materialschicht auf diese Materialschicht Materialportionen des fließfähigen ersten Materials entsprechend den Geometriedaten aufgebracht werden, um eine Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands zu erzeugen,

oder dass nach dem Verfestigen der weiteren Materialschicht ein Oberflächenbereich des Transferkörpers mit einer Schicht des mindestens einen fließfähigen zweiten Materials beschichtet und diese Schicht derart mit der der Basisfläche abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht in Kontakt gebracht wird, dass das fließfähige zweite Material von dem Transferkörper auf die Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands übertragen wird und auf dieser eine weitere Materialschicht bildet, deren Struktur derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht entspricht,

und dass die so erhaltene oberste Materialschicht verfestigt wird. Nach dem Verfestigen der mit Hilfe des Kontaktdruckverfahrens erzeugten Materialschicht kann also auf diese auf die gleiche Weise mindestens eine weitere Materialschicht aufgebracht werden, um die zuerst genannte Materialschicht zu verstärken. Alternativ kann nach dem Verfestigen der mit Hilfe des Kontaktdruckverfahrens erzeugten Materialschicht auch mindestens eine weitere Materialschicht durch Auftragen von Materialportionen auf die mit Hilfe des Kontaktdruckverfahrens erzeugte Materialschicht aufgebracht werden.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird auf eine aus dem zweiten Material bestehende verfestigte Materialschicht durch Aufbringen von Materialportionen eine Materialschicht aus dem mindestens einen ersten Material derart strukturiert aufgebracht, dass zwischen zwei in der Erstreckungsebene der zuletzt genannten Materialschicht zueinander benachbarten Bereichen dieser Materialschicht mindestens ein sich bis zu der darunterliegenden verfestigten Materialschicht erstreckendes Durchtrittsloch gebildet ist, dass die derart strukturierte Materialschicht danach verfestigt wird, dass danach auf diese Materialschicht mittels des Transferkörpers das zweite Material aufgebracht wird, und dass mindestens eine Querschnittsabmessung des Durchtrittslochs derart

a) an den Druck, mit dem das zweite Material auf die das Durchtrittsloch aufweisende Materialschicht aufgebracht wird, und/oder

b) an die Materialstärke, mit dem das zweite Material auf die das Durchtrittsloch aufweisende Materialschicht aufgebracht wird, und/oder c) an die Viskosität des zweiten Materials

angepasst wird, dass das Durchtrittsloch mit dem mittels des Transferkörpers aufgetragenen zweiten Material befüllt wird und das zweite Material mit der zuerst genannten verfestigten Materialschicht in Kontakt gerät. Der Abstand der in der Er- streckungsebene der Materialschicht beidseits des Durchtrittslochs befindlichen Bereichen der Materialschicht wird vorzugsweise kleiner gewählt als die Materialstärke dieser Materialschicht, insbesondere kleiner als die Hälfte und bevorzugt kleiner als ein Drittel der Materialstärke. Das Durchtrittsloch kann seitlich randoffen und insbesondere schlitzförmig ausgestaltet sein.

Wenn das zweite Material eine höhere mechanische Festigkeit aufweist als das erste Material ist der nach dem Verfahren hergestellte Formgegenstand sowohl parallel zu den Materialschichten (z.B. horizontal) als auch quer dazu (z.B. vertikal) verstärkt. Dabei ist es sogar möglich, dass das zweite Material eine Wabenstruktur bildet, die das erste Material verstärkt.

Bezüglich der Vorrichtung wird die vorstehend genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Diesen sehen vor, dass die Vorrichtung mindestens eine Materialauftragungseinrichtung zum Auftragen einer weiteren Materialschicht aufweist, deren Oberfläche vorzugsweise in einem konstanten Abstand zur Basisfläche angeordnet ist, dass die Materialauftragungseinrichtung einen Transferkörper und eine mit dem zweiten Reservoir in Kontakt stehende Beschichtungs- einrichtung aufweist, mittels der zumindest ein Oberflächenbereich des Transferkörpers mit einer Schicht des zweiten Materials beschichtbar ist, dass die Vorrichtung eine zweite Positioniereinrichtung hat, mittels welcher der Oberflächenbereich des Transferkörpers mit der der Basisfläche abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht in Kontakt bringbar ist, derart, dass das fließfähige zweite Material als die weitere Materialschicht von dem Transferkörper auf die Oberfläche der obersten verfestigten ersten Materialschicht übertragen wird und die Struktur der weiteren Materialschicht zumindest bereichsweise derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht entspricht. Die Erfindung sieht also eine Hybrid-Druckvorrichtung vor, die zusätzlich zu der Abgabeeinrichtung zum Auftragen der Materialportionen aufweisenden„digitalen" Druckvorrichtung eine„analoge" Kontaktdruckvorrichtung aufweist, die einen Transferkörper hat, auf den eine Schicht des im zweiten Reservoir befindlichen fließfähigen zweiten Materials aufbringbar ist, um dann an denjenigen Bereiche dieser Schicht, die der ersten Schicht entsprechen, das zweite Material auf die zuvor hergestellte, aus dem ersten Material bestehende verfestigte erste Materialschicht übertragen. Dabei entspricht die Struktur der auf diese Weise auf die erste Materialschicht aufgetragenen weiteren Materialschicht der Struktur der ersten Materialschicht. Da mit der Kontaktdruckvorrichtung auch hochviskose Materialien auf eine strukturierte Materialschicht aufgebracht werden können, lassen sich mit der Vorrichtung auch Formgegenstände herstellen, die langkettige Polymere enthalten. Dies ermöglich eine hohe mechanische Festigkeit des Formgegenstands. Außerdem ermöglicht die Kontaktdruckvorrichtung eine schnelle Herstellung der weiteren Materialschicht.

Vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung eine erste Nivelliereinrichtung hat, die ein erstes Nivellierwerkzeug aufweist, das derart mit der Oberfläche einer auf die Basisfläche und/oder eine verfestigte Materialschicht aufgebrachten Materialschicht aus dem mindestens einen fließfähigen ersten Material in Kontakt bringbar ist, dass die Oberfläche des mindestens fließfähigen ersten Materials in einem konstanten Abstand zur Basisfläche angeordnet wird. Dabei kann das Nivellierwerkzeug im einfachsten Fall eine Material aufnehmende Rakel sein.

Bei Bedarf kann die Materialauftragungseinrichtung eine zweite Nivelliereinrichtung haben, die ein zweites Nivellierwerkzeug aufweist, das derart mit der Oberfläche einer auf die Basisfläche und/oder eine verfestigte Materialschicht aufgebrachten Materialschicht aus dem fließfähigen zweiten Material in Kontakt bringbar ist, dass die Oberfläche des fließfähigen zweiten Materials in einem konstanten Abstand zur Basisfläche angeordnet wird. Auch in diesem Fall kann das Nivellierwerkzeug im einfachsten Fall eine Material aufnehmende Rakel sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste und/oder das zweite Nivellierwerkzeug als Glattungswalze ausgestaltet, die um eine parallel zur Basisfläche angeordnete Drehachse relativ zum Trägerteil drehbar gelagert ist. Die Glättungswalze ist bevorzugt mittels eines entsprechenden Antriebs drehan- treibbar, wobei die Drehrichtung bevorzugt entgegen der Vorschubbewegung des Trägerteils orientiert ist. Eventuelle, über das zu nivellierende Niveau überstehende Teilbereiche des fließfähigen Materials bleiben an der Mantelfläche der Glättungswalze haften und werden von dieser in Drehrichtung mitgenommen. Von der Mantelfläche kann das überschüssige Material mit Hilfe eines Abstreifers abgelöst und in einen Abfallbehälter abgeführt werden. Die Glättungswalze ermöglicht eine besonders genaue Nivellierung der Oberfläche des fließfähigen ersten und zweiten Materials und ermöglicht eine immer gleichbleibende Gesamtschichtstärke des aus den ersten und zweiten Materialien bestehenden Materialschichten gebildeten Schichtstapels.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat die Abgabeeinrichtung zur Abgabe der Materialportionen mindestens eine vorzugsweise eine Düse aufweisende digitale Materialabgabeeinheit. Dabei wird unter einer digitalen Materialabgabeeinheit eine Einrichtung verstanden, mittels der in Abhängigkeit von einem logischen Signal eine vorbestimmte Menge des zu druckenden Materials entweder abgegeben wird oder nicht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgabeeinrichtung mindestens eine Reihe mit mehreren nebeneinander angeordneten Materialabgabeeinheiten zur Abgabe der Materialportionen aufweist, und dass sich die Reihe parallel zur Basisfläche und quer zu der Richtung erstreckt, in die die Abgabeeinrichtung und das Trägerteil parallel zur Basisfläche relativ zueinander bewegbar sind. Dabei ist es sogar möglich, dass sich die Materialabgabeeinheiten-Reihe über die gesamte Breite des zu bedruckenden Bereichs erstreckt. Dies ermöglicht einen schnellen, flächigen Materialauftrag. Bei Bedarf können mindestens zwei Materialabgabeeinheiten vorgesehen sein, die mit getrennten Reservoirs verbunden sind, in denen unterschiedliche ersten Materialien bevorraten werden können, beispielsweise ein fließfähiges Baumaterial und ein fließfähiges Stützmaterial.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Transferkörper als Auftragswalze ausgestaltet, die mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung um eine parallel zur Basisfläche angeordnete Rotationsachse drehantreibbar ist. Dabei kann die Auftragswalze insbesondere eine Beschichtungswalze sein.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Auftragswalze eine Zuführwalze zugeordnet ist, die um eine parallel zur Rotationsachse der Auftragswalze angeordnete Walzenachse drehantreibbar ist und zum Beschichten ihrer Mantelfläche mit dem fließfähigen zweiten Material mit einem Teilbereich ihrer Mantelfläche in das zweite Reservoir eintaucht, und dass die Mantelfläche der Zuführwalze derart dicht zur Mantelfläche der Auftragswalze benachbart ist, dass das auf die Mantelfläche der Zuführwalze aufgetragene zweite Material bei einer Drehbewegung der Zuführwalze um die Walzenachse auf die Mantelfläche der Auftragswalze übertragbar ist. Die Zuführwalze ermöglich eine einfache und gleichmäßige Beschichtung der Mantelfläche der Auftragswalze mit dem fließfähigen zweiten Material.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Auftragswalze als Rotations-Siebdruckwalze ausgestaltet. Aufgrund der sehr hohen Viskosität der zu verarbeitenden Druckmaterialien und der Schichtaufbau-Dicke kann hierdurch eine besonders starke und schnelle Beschichtung erreicht werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die aus der Abgabeeinrichtung und der Auftragswalze gebildete Anordnung und das Trägerteil mittels der ersten Positioniereinrichtung entlang einer parallel zur Basisfläche angeordneten geraden Linie relativ zueinander hin- und her bewegbar. Bei dieser Ausführungsform werden die Geometriedaten für den Formgegenstand bevorzugt im kartesischen Koordinatensystem bereitgestellt, entweder in Form von Bildpunkten oder in vektorisierter Form. Auch die Koordinaten der Stellen, an denen die Materialportionen auf die Basisfläche bzw. eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands abgegeben werden, liegen bevorzugt im kartesischen Koordinatensystem vor.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die aus der Abgabeeinrichtung und der Auftragswalze gebildete Anordnung und das Trägerteil mittels der ersten Positioniereinrichtung um eine normal zu der Basisfläche angeordnete Drehachse relativ zueinander verdrehbar, wobei die Auftragswalze konisch ausgebildet ist, und wobei die Rotationsachse der Auftragswalze durch die Drehachse verläuft. Auch bei dieser Ausführungsform werden die Geometriedaten für den Formgegenstand bevorzugt im kartesischen Koordinatensystem bereitgestellt, entweder in Form von Bildpunkten oder in vektorisierter Form. Die Koordinaten der Stellen, an denen die Materialportionen auf die Basisfläche bzw. eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands abgegeben werden, liegen jedoch bevorzugt im Polarkoordinatensystem vor. Die Rotationsachse der Auftragswalze kann eine physikalische Rotationsachse oder eine gedachte Linie sein.

Vorteilhaft ist, wenn die aus der Abgabeeinrichtung und der Auftragswalze gebildete Anordnung und das Trägerteil mittels der ersten Positioniereinrichtung normal zu der Basisfläche voneinander weg und aufeinander zu bewegbar sind. Die Basisfläche kann dann nach dem Auftragen einer Materialschicht jeweils um die Dicke dieser Materialschicht abgesenkt werden. Dadurch bleibt der Abstand zwischen der Abgabeeinrichtung und der Stelle, an der die Materialportionen aufgetragen werden, bei allen Materialschichten konstant. Auch der Abstand zwischen der Auftragswalze und der Stelle, an der das zweite Material mit der Auftragswalze aufgetragen wird, bleibt konstant. Je nach Betriebsart kann die Absenkung auch nicht gleichbleibend ausgeführt werden, z.B. wenn unterschiedliche Schichtdicken aufgetragen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Material im verfestigten Zustand eine größere mechanische Festigkeit auf als das erste Material und/oder das zweite Material hat andere mechanische, elektrische, oder chemische Eigenschaften als das erste Material. In diesem Fall dienen die das zweite Material aufweisenden Materialschichten als Verstärkungsschichten, welche die mechanischen Festigkeit bzw. der Stabilität des Formgegenstands erhöhen oder dessen Eigenschaft funktional erweitern. Die Verstärkung bzw.

Erweiterung lässt sich durch Verändern der Schichtdicke des zweiten Materials bzw. des Verstärkungsmaterials einstellen. Dabei nimmt die mechanische

Belastbarkeit des Formgegenstands mit der Schichtdicke der aus dem zweiten Material bestehenden Materialschicht(en) zu. Die Materialschichten aus dem niedrigviskoseren ersten Material, das beispielsweise ein Standard-Polymere sein kann, dienen als Aufbaumaterial.

Das zweite Material kann ein ungefülltes Material sein, vorzugsweise ein homogenes Material. Das zweite Material kann auch ein gefülltes Material sein, das mindestens einen organischen Füllstoff und/oder mindestens einen anorganischen Füllstoff enthält. Der Füllstoff kann zum Beispiel Partikel, Fasern oder Plättchen umfassen, die in ein Trägermedium eingebettet sind. Das Trägermedium kann zum Beispiel ein Lösemittel, einen Binder und/oder ein reaktives Harz enthalten.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Material elektrisch und/oder optisch und/oder magnetisch leitfähig und das erste Material ist elektrisch und/oder optisch und/oder magnetisch isolierend. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind also auch zum Fertigen von gedruckten elektrischen und/oder optischen Schaltungen geeignet. Das Verfahren und die Vorrichtung erlauben eine sehr flexible und schnelle Realisierung von elektrischen und/oder optischen Verbindungen in und auf schichtweise geruckten dreidimensionalen Formgegenständen. Hierbei bestimmt die mittels der Abgabeeinrichtung zur Abgabe von Materialportionen gedruckte Materialschicht den Verbindungsverlauf der darauf aufgebrachten elektrisch und/oder optisch leitenden Bahnen. Eine Besonderheit ist die Fähigkeit,

Leiterbahnen im Inneren der Formgegenstände zu drucken, ohne, dass hierfür eine extra Leiterplatte benötigt wird.

Eine weitere Besonderheit macht diese Lösung kostengünstig: die auf dem Markt üblichen Nano-Tinten mit Silberpartikeln sind sehr teuer, weil sie leitfähig, aber niedrigviskos sein müssen. Das für die Erfindung verwendbare leitfähige Material kann hinsichtlich seiner Viskosität der Viskosität der im Schablonen-Druck verwendeten Druckmaterialien entsprechen, die auf dem Markt schon sehr verbreitet und kostengünstiger sind als niedrigviskose Tinten mit Nano- Silberpartikeln.

Erwähnt werden soll noch, dass die fließfähigen Materialien unterschiedliche Barri ere-Eigenschaften aufweisen können. So kann beispielsweise eines der Materialien für Gase und/oder Flüssigkeiten durchlässig sein und das andere nicht.

Zum Herstellen von Überhängen kann mit Hilfe der Abgabeeinrichtung bereichsweise mindestens ein Stützmaterial für das erste fließfähige Material auf die Basis fläche und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands aufgebracht werden. Nachdem das Stützmaterial verfestigt und auf das Stützmaterial mit Hilfe des Transferkörpers eine das zweiten Material aufweisende Materialschicht aufgebracht und diese ebenfalls verfestigt wurde, kann das Stützmaterial durch Inkontaktbringen mit einem Lösungsmittel, wie z.B. Wasser, entfernt werden.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands während eines ersten Arbeitsdurchgangs, bei dem zwei Materialschichten des Formgegenstands aufgetragen werden, wobei die Vorrichtung eine Beschichtungswalze aufweist, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung während eines ersten Arbeitsdurchgangs, bei dem zwei weitere Materialschichten aufgetragen werden,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung während eines Arbeitsdurchgangs, bei dem auf eine Materialschicht des Formgegenstands eine weitere Materialschicht aufgetragen wird, die aus dem gleichen Material wie die zuerst genannte Materialschicht,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands, die eine Rotationssiebdruckwalze aufweist,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine gedruckte Leiterplatte,

Fig. 6 eine Aufsicht auf die gedruckte Leiterplatte,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Formgegenstand, und

Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 , wobei jedoch die Vorrichtung zum Aufbringen von Materialportionen zweier unterschiedlicher erster Materialien ausgestaltet ist.

Eine in Fig. 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands 2 mittels schichtweisem Materialauftrag weist ein plattenförmiges Trägerteil 3 mit einer in einer Horizontalebene angeordneten Basisfläche 4 zur Aufnahme des Formgegenstands 2 auf. Die Basisfläche 4 ist im Wesentlichen rechteckig ausgestaltet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Basisfläche 4 insbesondere die Form einer Kreisscheibe oder einer Kreisringscheibe aufweisen kann. Die Vorrichtung hat ferner ein erstes Reservoir 5 zur Aufnahme eines fließfähigen ersten Materials 6 und ein zweites Reservoir 7 zur Aufnahme eines sich vom fließfähigen ersten Material 6 unterscheidenden fließfähigen zweiten Material 8. Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist das erste Reservoir 5 als im Wesentlichen geschlossener Behälter und das zweite Reservoir 7 als Wanne ausgebildet.

Das erste Reservoir 5 ist über eine Leitung mit einer ortsfest oder beweglich angeordneten Abgabeeinrichtung 9 für das erste Material 6 verbunden. Die Abgabeeinrichtung 9 ist als Inkjet-Druckkopf mit einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Düsen ausgestaltet, die zur Abgabe von Materialportionen 10 des ersten Materials 6 auf die Basisfläche 4 bzw. eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands 2 gerichtet sind. Die Düsenreihe ist parallel zu den beiden kurzen Rändern der rechteckigen Basisfläche 4 angeordnet und erstreckt sich über deren gesamte Breite.

Das Trägerteil 3 und die Abgabeeinrichtung 9 sind mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten ersten Positioniereinrichtung in und entgegen der Richtung des Pfeils 1 1 relativ zueinander verschiebbar.

Die Abgabeeinrichtung 9 und die erste Positioniereinrichtung sind mit einer Steuereinrichtung 12 verbunden, die einen Datenspeicher 13 zum Ablegen von Geometriedaten des herzustellenden Formgegenstands 2 aufweist. Mittels der Steuereinrichtung 12 sind die Abgabe der Materialportionen 10 und die Positioniereinrichtung in Abhängigkeit von den Geometriedaten derart in an sich bekannter Weise steuerbar, dass aus dem fließfähigen ersten Material 6 bestehende Materialschichten 14A des dreidimensionalen Formgegenstands 2 in Form als Schichtstapel auf die Basisfläche 4 und/oder die darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands 2 aufbringbar sind. Zum Glätten und Nivellieren der jeweils obersten, aus dem fließfähigen ersten Material 6 bestehenden Materialschicht 14A ist in Richtung des Pfeils 1 1 vor der Abgabeeinrichtung 9 eine erste Nivelliereinrichtung vorgesehen, die eine erste Glattungswalze 15 aufweist, welche um ihre (gedachte) Drehachse relativ zum Trägerteil 3 drehbar gelagert ist. Die Drehrichtung der Glättungswalze 15 ist entgegen der durch den Pfeil 1 1 angedeuteten Vorschubbewegung des Trägerteils 3 orientiert. Über das zu nivellierende Niveau überstehende Teilbereiche des fließfähigen ersten Materials bleiben an der Mantelfläche der Glättungswalze 15 haften und werden von dieser in Drehrichtung mitgenommen. Von der Mantelfläche wird das Material mit Hilfe eines in der Zeichnung nur schematisch angedeuteten Abstreifers abgelöst und in einen Abfallbehälter geleitet.

Die Drehachse der ersten Glättungswalze 15 ist parallel zur Basisfläche 4 und normal zur Richtung des Pfeils 1 1 angeordnet. Ferner ist die gedachte Drehachse der Glättungswalze 15 ortsfest in Bezug zu der Abgabeeinrichtung 9, d.h. die Abgabeeinrichtung 9 und die erste Glättungswalze 15 einerseits sowie das Trägerteil 3 andererseits sind mittels der ersten Positioniereinrichtung in und entgegen der Richtung des Pfeils 1 1 relativ zueinander verschiebbar.

Die Glättungswalze 15 und das Trägerteil 3 sind in und entgegen der Richtung des Pfeils 1 1 relativ zueinander bewegbar. Bei den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen ist die gedachte Drehachse der Glättungswalze 15 ortsfest angeordnet und das Trägerteil 3 ist relativ dazu bewegbar. Es ist aber auch denkbar, dass das Trägerteil 3 ortsfest angeordnet ist und die Drehachse der Glättungswalze 15 sowie die Abgabeeinrichtung 9 bewegbar sind.

Zwischen der ersten Glättungswalze 15 und der Basisfläche 4 bzw. der Oberflächenebene obersten darauf befindlichen, verfestigten Materialschicht ist ein Spalt gebildet, dessen vertikale Abmessung der Dicke der aufzutragenden Materialschicht entspricht. Der Spalt erstreckt sich über die gesamte zu beschichtende Breite der Basisfläche 4. Der Abstand zwischen dem oberen Rand des Spalts bzw. der tiefsten Stelle der Mantelfläche der Glättungswalze 15 einerseits und der Basisfläche 4 andererseits wird beim Auftragen der einzelnen Materialschichten jeweils konstant gehalten.

Zum Verfestigen der aus dem fließfähigen ersten Material 6 bestehenden Materialschichten 14A ist in Richtung des Pfeils 1 1 vor der ersten Glättungswalze 15 eine erste Fixiereinrichtung 16 angeordnet. Diese weist eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte UV-Strahlungsquelle auf, mittels der UV-Strahlung 17 auf die oberste Materialschicht 14A abgebbar ist. Die Wellenlänge und die Intensität der UV-Strahlung 17 sind derart gewählt, dass in der obersten Materialschicht 14A befindliche Polymere und/oder Copolymere vernetzen.

In Richtung des Pfeils 1 1 vor der ersten Fixiereinrichtung 16 weist die Vorrichtung 1 einen als Flexodruckwalze ausgebildeten Transferkörper 18 und eine mit dem zweiten Reservoir in Kontakt stehende Beschichtungseinrichtung 19 auf, mittels der zumindest ein Oberflächenbereich des Transferkörpers 18 mit einer Schicht 20 des zweiten Materials 8 beschichtbar ist.

Der Oberflächenbereich des Transferkörpers 18 ist mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten zweiten Positioniereinrichtung derart mit der der Basisfläche abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht in Kontakt bringbar, dass das fließfähige zweite Material 8 als weitere Materialschicht 21 A, deren Struktur derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht 14A entspricht, von dem Transferkörper 18 auf die Oberfläche der obersten verfestigten ersten Materialschicht 14A übertragen wird. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung ist der walzenförmige Transferkörper 18 um eine gedachte Rotationsachse, die parallel zur Basisfläche 4 und normal zur Richtung des Pfeils 1 1 angeordnet ist, derart drehbar, dass die auf der Mantelfläche des Transferkörpers 18 befindliche Schicht 20 des zweiten Materials 8 auf der obersten verfestigten Materialschicht abwälzt, wenn das Trägerteil 3 und die Abgabeeinrichtung 9 in Richtung des Pfeils 1 1 relativ zueinander bewegt werden. Die erste und die zweite Positioniereinrichtung sind bevorzugt mit Hilfe von separaten Antriebsmotoren unabhängig voneinander antreibbar. Es ist aber auch denkbar, dass die erste und die zweite Positioniereinrichtung einen gemeinsamen Antriebsmotor aufweisen.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Beschichtungsein- richtung eine Zuführwalze 22, die um eine parallel zur Rotationsachse des Transferkörpers 18 angeordnete Walzenachse drehantreibbar ist. Zum Beschichten ihrer Mantelfläche mit dem fließfähigen zweiten Material 8 taucht die Zuführwalze 22 mit einem unteren Teilbereich ihrer Mantelfläche in das zweite Reservoir 7 bzw. das darin befindliche fließfähige zweite Material 8 ein.

Die Mantelfläche der Zuführwalze 22 ist derart dicht zur Mantelfläche der Transferkörpers 18 benachbart ist, dass das auf die Mantelfläche der Zuführwalze 22 aufgetragene zweite Material 8 bei einer Drehbewegung der Zuführwalze 22 um die ihre Walzenachse auf die Mantelfläche des Transferkörpers 18 übertragbar ist. Von dieser wird das zweite Material 8 auf die oberste verfestigte Materialschicht 14A, 14B des herzustellenden Formgegenstands 2 übertragen.

Zum Glätten und Nivellieren der jeweils obersten, aus dem fließfähigen zweiten Material 8 bestehenden Materialschicht 21 A, 21 B kann bei Bedarf in Richtung des Pfeils 1 1 vor dem Transferkörper 18 eine zweite Nivelliereinrichtung vorgesehen sein, die eine zweite Glättungswalze 32 aufweist, welche um ihre (gedachte) Drehachse relativ zum Trägerteil 3 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der zweiten Glättungswalze 32 ist parallel zur Basisfläche 4 und normal zur Richtung des Pfeils 1 1 angeordnet. Ferner ist die gedachte Drehachse der zweiten Glättungswalze 32 ortsfest in Bezug zur Lagerung des Transferkörpers 18, d.h. der Transferkörper 18 und die zweite Glättungswalze 32 einerseits sowie das Trägerteil 3 andererseits sind mittels der ersten Positioniereinrichtung in und entgegen der Richtung des Pfeils 1 1 relativ zueinander verschiebbar. Zum Verfestigen der aus dem fließfähigen zweite Material 8 bestehenden obersten Materialschicht 21 A ist in Richtung des Pfeils 1 1 vor dem Transferkörper 18 eine zweite Fixiereinrichtung 23 angeordnet. Diese weist eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte UV-Strahlungsquelle auf, mittels der UV-Strahlung 24 auf die oberste Materialschicht 21 A abgebbar ist. Die Wellenlänge und die Intensität der UV-Strahlung 24 sind derart gewählt, dass in der obersten Materialschicht 21 A befindliche Polymere und/oder Copolymere vernetzen. Die Fixiereinrichtungen 16, 23 sind ortsfest in Bezug zu der Abgabeeinrichtung 9 angeordnet.

Zusammenfassend ergibt sich also, dass mit Hilfe der Vorrichtung 1 zunächst mittels eines digitalen Druckprozesses 25 eine aus dem ersten Material 6 bestehende strukturierte Materialschicht 14A erzeugt und verfestigt wird und dass danach auf diese Materialschicht 14A mittels eines analogen Druckprozesses 26 eine aus dem zweiten Material 8 bestehende weitere Materialschicht 21 A mit entsprechende Struktur aufgebracht und verfestigt wird.

Nachdem die aus dem ersten Material 6 bestehende erste Materialschicht 14A und die aus dem zweiten Material 8 bestehende erste weitere Materialschicht 21 A wie vorstehend beschrieben auf der Basisfläche 4 fertiggestellt wurde, wird das Trägerteil 3 mittels der ersten Positioniereinrichtung 4 um die Summe der Wandstärken dieser Materialschichten 14A, 21A relativ zur Abgabeeinrichtung 9, zur Glättungswalze 15, zu den Fixiereinrichtungen 16, 23 und zum Transferkörper 18 abgesenkt. Außerdem wird das Trägerteil 3 entgegen der Pfeilrichtung des Pfeils 1 1 in seine Ausgangslage zurückbewegt, um danach in entsprechende Weise eine aus dem ersten Material 6 bestehende zweite Materialschicht 14B sowie eine aus dem zweiten Material 8 bestehende zweite weitere Materialschicht 21 B auf die verfestigte erste weitere Materialschicht 21A aufzutragen (Fig. 2). Diese Schritte werden solange wiederholt, bis der Formgegenstand 2 fertiggestellt ist. Dabei können die Verfahrensschritte mindestens zwanzigmal, gegebenenfalls mindestens fünfzigmal und bevorzugt mindestens mehrere Tausendmal durchlaufen werden. In Fig. 3 ist erkennbar, dass mit Hilfe des Transferkörpers 18 auch mehrere aus dem zweiten Material 8 bestehende weitere Materialschichten 21 A, 21 B direkt übereinander geschichtet werden können, um die Materialstärke zu vergrößern. Obwohl diese Schichten aus dem gleichen Material bestehen, sind sie in Fig. 3 aus Gründen der besseren Lesbarkeit unterschiedlich dargestellt, nämlich die Schicht 21 A schwarz und die Schicht 21 B weiß. Während des Auftragens der zweiten weiteren Materialschicht 21 B sind die Abgabeeinrichtung 9 und die erste Fixiereinrichtung 16 inaktiv.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Transferkörper 18 als Rotations-Siebdruckwalze ausgestaltet. Diese weist eine perforierte, siebartige Mantelfläche auf. Das zweite Reservoir 7 ist in der Innenhöhlung der Rotations- Siebdruckwalze angeordnet.

Die in der Mantelfläche vorgesehenen Perforationslöcher sind bezüglich ihrer Abmessungen derart auf die Viskosität des zweiten Materials 8 abgestimmt, dass das zweite Material 8 mittels eines an der Innenmantelfläche der Zylinderwand der Rotations-Siebdruckwalze linienförmig anliegenden Rakels 27 durch die Perforationslöcher hindurchdrückbar ist. Außerhalb des Wirkungsbereich des Rakels 27 tritt das zweite Material 8 nicht durch die Perforationslöcher hindurch.

Im Übrigen entspricht die in Fig. 4 abgebildete Vorrichtung der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung, so dass die Beschreibung von Fig. 1 bis 3 für Fig. 4 entsprechend gilt.

Die Vorrichtung kann auch zum Herstellen gedruckter elektrischer Leiterplatten 28 verwendet werden (Fig. 5 und 6). Dabei wird zunächst mit Hilfe der Abgabeeinrichtung 9 durch schichtweisen Materialauftrag eines elektrisch isolierenden Materials ein an seiner Oberfläche strukturierter Isolationskorpus 29 hergestellt und verfestigt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mit Hilfe des Transferkörpers 18 auf die oberste strukturierte Materialschicht 14' mindestens eine weitere Materialschicht 21 ' aus einem hochviskosen elektrisch leitenden Material aufgebracht und verfestigt.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die das erste Material 6 aufweisende Materialschicht 14' derart strukturiert, dass sie an mindestens einer Stelle ein Durchtrittsloch 30 aufweist, welches die Materialschicht 14' quer zu ihrer Erstreckungsebene bis zu der darunter befindlichen Materialschicht durchsetzt. Die Querschnittsabmessung bzw. die lichte Weite des Durchtrittslochs 30 ist derart gering, dass der Materialfilm des zweiten Materials 8 beim Auftragen der Materialschicht 21 ' am Rand des Durchtrittslochs 30 nicht abreißt. Dadurch fließt das als Verstärkungsmaterial dienende zweite Material 8 beim Auftragen der Materialschicht 21 ' in das Durchtrittsloch 30 hinein. Durch die Materialschicht 21 ' wird also eine Stützstruktur gebildet, welche die Leiterplatte 28 sowohl parallel zu ihrer Erstreckungsebene (horizontal) als auf quer dazu (vertikal) verstärkt. Durch diese Maßnahme wird insbesondere bei einer Biegebelastung der Leiterplatte 28 die Gefahr reduziert, dass sich die als Leiterbahn dienende Materialschicht 21 ' von dem Isolationskorpus 29 ablöst.

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Formgegenstand 2, bei dem sich das zweite Material der als Verstärkungsschicht dienenden Materialschichten 21 A, 21 B durch Durchtrittslöcher 30 der jeweils darunter befindlichen, aus dem ersten Material 6 bestehenden Schicht 14A, 14B hindurch erstreckt. Deutlich ist erkennbar, dass Materialschicht 21 B durch die Durchtrittslöcher 30 hindurch die darunter befindliche Materialschicht 21 A kontaktiert. Durch die auf diese Weise gebildete Verstärkungsstruktur wird der Formgegenstand 2 sowohl parallel zu den Materialschichten 14A, 14B, 21A, 21 B also auch quer dazu verstärkt.

Die lichte Weite der Durchtrittslöcher 30 ist kleiner als 25% des vertikale Abstands zwischen den aus dem ersten Material 6 bestehenden Materialschichten 14A, 14B. Dadurch reißt der Materialfilm des zweiten Materials 8 beim Auftragen der Materialschichten 21 A, 21 B am Rand der Durchtrittslöcher 30 nicht ab. Wie in Fig. 7 weiter erkennbar ist, ist eine in der Materialschicht 14B gebildete Durchtrittsöffnung 31 , deren lichte Weite größer ist als der vertikale Abstand zwischen den Materialschichten 14A, 14B nicht mit dem zweiten Material 8 befüllt. Im Bereich dieser Durchtrittsöffnung 31 entspricht daher die Struktur der Materialschicht 21 B derjenigen der darunter liegenden Materialschicht 14B.

Die Vorrichtung 1 kann auch zum Aufbringen von Materialportionen zweier unterschiedlicher erster Materialien 6, 6' ausgestaltet sein. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, hat die Vorrichtung 1 zu diesem Zweck zwei erste Reservoirs 5, 5', die jeweils über eine Leitung mit einer ihnen zugeordneten, ortsfesten Abgabeeinrichtung 9, 9' (Inkjet-Druckkopf) für das betreffende erste Material 6, 6' verbunden sind. Das eine erste Reservoir 5 ist mit einem fließfähigen Bau-Material 6 und das andere erste Reservoir 5' ist mit einem fließfähigen Stütz-Material 6' befüllt. Mit Hilfe der einen Abgabeeinrichtung 9 können Materialportionen 10 des ersten Materials 6 und mit Hilfe der anderen Abgabeeinrichtung 9' Materialportionen 10' des ersten Materials 6' auf die Basisfläche 4 bzw. eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands 2 abgegeben werden. Das mit Hilfe der Abgabeeinrichtung 9' auftragbare Stütz-Material 6' kann beim Auftragen der Materialschichten zum Unterstützen des Bau-Materials 6 dienen, insbesondere um Überhänge herzustellen. Beide Abgabeeinrichtungen 9, 9' sind mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung 12 verbunden, die einen Datenspeicher 13 zum Ablegen von Geometriedaten des herzustellenden Formgegenstands 2 aufweist.

Vorteilhaft ist, wenn zusätzlich zu der ersten Glättungswalze 15 und der ersten Fixiereinrichtung 16 zwischen den Material-Abgabeeinrichtungen 9 ^' und 9 eine zusätzliche Glättungswalze und/oder eine zusätzliche Fixiereinrichtung angeordnet sind (in Fig. 8 nicht dargestellt), um das erste Material 6 ^' mit der zusätzlichen Nivelliereinrichtung zu nivellieren und anschließend mit der zusätzliche Fixiereinrichtung zu verfestigen. Dies erlaubt eine zusätzlich erhöhte Oberflächen-Qualität nach dem Verfestigen zwischen den ersten Materialien 6 ^' und 6. Zusammenfassend betrifft die Erfindung also ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands (2) mittels schichtweisem Materialauftrag, wobei Geometriedaten für den Formgegenstand (2), ein Trägerteil (3) mit einer Basisfläche (4) zur Aufnahme des dreidimensionalen Formgegenstands (2) sowie ein fließfähiges erstes und ein sich davon unterscheidendes fließfähiges zweites Material (6, 8) bereitgestellt werden, wobei Materialportionen (10) des fließfähigen ersten Materials (6) entsprechend den Geometriedaten auf die Basisfläche (4) und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands (2) aufgebracht werden, um mindestens eine Materialschicht (14A, 14B, 14') des dreidimensionalen Formgegenstands (2) zu erzeugen, und wobei die mindestens eine aus dem fließfähigen ersten Material (6) bestehenden Materialschicht (14A, 14B, 14') und mindestens eine aus dem fließfähigen zweiten Material (8) bestehende weitere Materialschicht (21 A, 21 B, 21 ') verfestigt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Transferkörper (18) bereitgestellt wird, dass ein Oberflächenbereich des Transferkörpers (18) mit einer Schicht (20) des fließfähigen zweiten Materials (8) beschichtet und diese Schicht (20) derart mit der der Basisfläche (4) abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands (2) in Kontakt gebracht wird, dass das fließfähige zweite Material (8) von dem Transferkörper (18) auf die Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht (14A) des dreidimensionalen Formgegenstands (2) übertragen wird und auf dieser die weitere Materialschicht (21 A, 21 B, 21 ') bildet, deren Struktur zumindest bereichsweise derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands entspricht, und dass die weitere Materialschicht (21 A, 21 B, 21 ') verfestigt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung auf eine Vorrichtung (1 ) zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands (2) mittels schichtweisem Materialauftrag, mit einem eine Basisfläche (4) zur Aufnahme des Formgegenstands (2) aufweisenden Trägerteil (3), mit einem ersten Reservoir (5) zur Aufnahme eines fließfähigen ersten Materials (6) und einem zweiten Reservoir (7) zur Aufnahme eines sich vom ersten fließfähigen Material (6) unterscheidenden fließfähigen zweiten Materials (8), mit mindestens einer, mit dem ersten Reservoir (5) verbundenen Abgabeeinrichtung (9) zur Abgabe von Materialportionen (10) des ersten Materials (6) auf die Basisfläche (4) und/oder eine darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands (2), mit einer ersten Positioniereinrichtung, mittels welcher das Trägerteil (3) und die Abgabeeinrichtung (9) zum Auftragen der Materialportionen (10) auf der Basisfläche (4) und/oder der verfestigten Materialschicht relativ zueinander beweglich positionierbar sind, wobei die Abgabeeinrichtung (9) und die erste Positioniereinrichtung mit einer Steuereinrichtung (12) verbunden sind, die einen Datenspeicher (13) zum Ablegen von Geometriedaten des herzustellenden Formgegenstands aufweist, wobei mittels der Steuereinrichtung (12) die Abgabe der Materialportionen (10) und die Positioniereinrichtung derart in Abhängigkeit von den Geometriedaten steuerbar sind, dass mindestens eine aus dem ersten Material (6) bestehende Materialschicht (21 A, 21 B, 21 ') des dreidimensionalen Formgegenstands (2) auf die Basisfläche (4) und/oder die darauf befindliche verfestigte Materialschicht des dreidimensionalen Formgegenstands (2) aufbringbar ist, und mit mindestens einer Fixiereinrichtung (16, 23) zum Verfestigen der mindestens einen aus dem fließfähigen ersten Material (6) bestehenden Materialschicht (14A, 14B, 14') und zum Verfestigen mindestens einer aus dem fließfähigen zweiten Material (8) bestehenden weiteren Materialschicht (21 A, 21 B, 21 '). Die Vorrichtung (1 ) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Transferkörper (18) und eine mit dem zweiten Reservoir (7) in Kontakt stehende Beschich- tungseinrichtung (19) aufweist, mittels der zumindest ein Oberflächenbereich des Transferkörpers (18) mit einer Schicht (20) des zweiten Materials (8) beschichtbar ist, dass die Vorrichtung (1 ) eine zweite Positioniereinrichtung hat, mittels welcher der Oberflächenbereich des Transferkörpers (18) mit der der Basisfläche (4) abgewandten Oberfläche der obersten verfestigten Materialschicht in Kontakt bringbar ist, derart, dass das fließfähige zweite Material (8) als weitere Materialschicht (21 A, 21 B, 21 '), deren Struktur zumindest bereichsweise derjenigen der obersten verfestigten Materialschicht (14A) entspricht, von dem Transferkörper (18) auf die Oberfläche der obersten verfestigten ersten Materialschicht übertragen wird.