BECKER, Ralf (Goethestr.41, Marbach, 71672, DE)
REFLE, Oliver (Ungerhalde 3, Reutlingen, 72768, DE)
GRZESIAK, Andrzej (Hochfürststr. 20, Stuttgart, 70569, DE)
BECKER, Ralf (Goethestr.41, Marbach, 71672, DE)
REFLE, Oliver (Ungerhalde 3, Reutlingen, 72768, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes im Wege eines generativen Herstellungsprozesses nach dem LOM-Verfahren (Laminated Object Manufacturing), bei dem das Objekt durch wiederholtes, lagenweises flächiges Übereinanderfügen einer Vielzahl einzelner Flächenmaterialabschnitte in Form eines sich dabei ausbildenden, dreidimensionalen Schichtverbundstapels erhalten wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen von Flächenmaterialabschnitten, die zumindest Faseranteile enthalten, von denen wenigstens ein Anteil in Form von freien Faserenden und/oder Faserschlaufen die dem Flächenmaterialabschnitt zuordenbaren Flächenmaterialoberflächen wenigstens um die Hälfte der Dicke d eines Flächenmaterialabschnittes überragt , Ablegen eines zweiten oder weiteren Flächenmaterialabschnittes auf einen bereits auf einer Bauplattform aufgebrachten Flächenmaterialabschnitt derart, dass die über die Flächenmaterialoberflächen emporragenden Faseranteile der einander zugewandt orientierten Flächenmaterialoberflächen beider Flächenmaterialabschnitte in gegenseitige Überlappung gebracht werden, Zugeben eines Haftvermittlers zumindest in Teilbereichen zwischen den in gegenseitige Überlappung gebrachten Faseranteilen beider Flächenmaterialabschnitte, und Wiederholen der vorstehenden Verfahrensschritte zum Erhalt des Objektes. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmaterialabschnitte in Form eines bandförmig ausgebildeten Fasergewebes oder in Form einer Vielzahl von Fasergewebematten bevorratet werden, und dass das Fasergewebe oder die Fasergewebematten derart vorkonfektioniert wird bzw. werden, dass Faseranteile die Fasermaterialoberflächen der Flächenmaterialabschnitte in Form von freien Faserenden und/oder Faserschlaufen überragen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmaterialabschnitte in Form einer bandförmig ausgebildeten Folie mit Faserbestandteilen oder in Form einer Vielzahl von Folienabschnitten mit Faserbestandteilen bevorratet werden, und dass die Folie derart vorkonfektioniert wird, dass Faseranteile die Folienoberfläche in Form von freien Faserenden und/oder Faserschlaufen überragen. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserenden und/oder Faserschlaufen die Fasermaterialoberflächen maximal um das Dreifache der Dicke d eines Flächenmatertialabschnittes überragen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach dem Ablegen des zweiten oder weiteren Flächenmaterialabschnittes, dieser druckbeaufschlagt auf den bereits auf der Bauplattform aufgebrachten Flächenmaterialabschnitt verpresst wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen unter Einleitung von Vibrationen erfolgt. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Ablegen des zweiten oder weiteren Flächenmaterialabschnittes auf den bereits auf der Bauplattform aufgebrachten Flächenmaterialabschnitt der Flächenmaterialabschnitt mit einer Schneideeinheit unter Vorgabe einer Querschnittsform des Objektes zugeschnitten wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugeben des Haftvermittlers zwischen den in gegenseitige Überlappung gebrachten Faseranteilen mittels Drucktechnik erfolgt. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablegen des zweiten oder weiteren Flächenmaterialabschnittes zumindest in einem Flächenteilbereich des Flächenmaterialabschnittes eine Stützmaterialschicht aufgebracht wird, die eine Schichtdicke aufweist, die der Schichtdicke des Flächenmaterialabschnittes entspricht. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützmaterial ein Wachs oder ein wachsartiges Material mittels Drucktechnik oder in Folienform aufgebracht wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach dem Verpressen die über die Flächenmaterialoberflächen emporragenden Faseranteile mittels eines Nadelwerkzeuges orthogonal zur Flächenmaterialoberfläche zur Vergrößerung des Faserüberstandes behandelt werden. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die über Faseranteile verfügenden Flächenmaterialabschnitte in Form von Glasfaser-, Kohlefaser- oder Kunststofffasergewebematten bereitgestellt werden. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die als Fasergewebe oder Fasergewebematten ausgebildeten Flächenmaterialabschnitte eine Gewebemaschenweite aufweisen, so dass die über die Flächenmaterialoberflächen emporragenden Faseranteile durch die Gewebemaschen von zumindest zwei unmittelbar aufeinander liegenden Flächenmaterialabschnitte hindurchragen. |
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes im Wege eines generativen Herstellungsprozesses nach dem LOM- Verfahren (Laminated Object Manufacturing), bei dem das Objekt durch
wiederholtes, lagenweises flächiges Übereinanderfügen einer Vielzahl einzelner Flächenmaterialabschnitte in Form eines sich dabei ausbildenden, dreidimensionalen Schichtverbundstapels erhalten wird.
Unter der Bezeichnung„Laminated Object Modeling", kurz LOM-Verfahren ist ein generatives Fertigungsverfahren zu verstehen, mit dem ein Objekt schichtweise aus einem Flächenmaterial, vorzugsweise Papier oder Kunststofffolie, aufgebaut wird. Auf einer vertikal absenkbaren Bauplattform werden in vielfach wiederholender Weise einzelne Flächenmaterialabschnitte, beispielsweise in Form einzelner
Papierblätter, abgelegt, wobei jeder einzelne Flächenmaterialabschnitt entsprechend einer jeweiligen Querschnittsform des herzustellenden Objektes zugeschnitten wird, die sich von einer Schichtlage zur anderen Schichtlage ändern kann. Der Zuschnitt erfolgt mit Hilfe einer Schneidvorrichtung, beispielsweise mittels einer Laser-, Wasserstrahl- oder Heißdraht-Anordnung, wobei der Zuschnitt vor oder nach dem Ablegen auf der Bauplattform bzw. auf dem sich auf der Bauplattform schichtweise ausbildenden Schichtverbundstapel erfolgt. Zur Gewährleistung eines festen
Zusammenhaltes zwischen den einzelnen Schichtlagen wird vor oder nach dem Ablegevorgang wenigstens eine Oberfläche eines stets neu abzulegenden
Flächenmaterialabschnittes mit einem selbst härtenden Bindemittel, vorzugsweise ein EP-Harz, versehen, das infolge einer nachfolgenden Wärmeexposition zumeist unter zusätzlicher Druckeinwirkung auf den im Stapel zu oberst aufgebrachten Flächenmaterialabschnittes aushärtet.
Neben den bereits erwähnten typischerweise aus Papier oder Kunststoff
bestehenden Schichtmaterialien, die zur Durchführung des LOM-Verfahrens in Rollenform als Meterware bevorratet werden, können auch Flachblechmaterialien für den Aufbau eines derartigen Schichtverbundstapels eingesetzt werden, zu deren jeweiligen Zuschnitt die Bleche durchtrennende Laserstrahlquellen einzusetzen sind. In US 2007/0134467 A1 und DE 101 577 57 A1 sind LOM-Verfahren offenbart, bei denen die einzelnen Schichten aus Materialien bestehen, die unverwebte Fasern enthalten.
Stand der Technik
Zur Herstellung so genannter Leichtbaustrukturen, wie sie vielfach in der
Luftfahrzeugindustrie und in einer beliebigen Vielzahl weiterer technischer
Anwendungsbereiche zum Einsatz kommen, werden häufig faserverstärkte Verbundwerkstoffe unter Verwendung von Glas- oder Karbon-Fasern eingesetzt. Eine steigende Nachfrage nach derartigen Leichtbaustrukturen machen industrielle Herstellungsverfahren erforderlich, mit denen derartige hocheffiziente Bauteile, auch als sogenannte Komposit-Leichtbauteile bezeichnet, d.h. Bauteile, die aus verschiedenen Werkstoffkomponenten zusammengesetzt sind und sich durch ihre hohe Steifigkeit, Belastbarkeit und ihr geringes Eigengewichtes auszeichnen, realisierbar sind. Ein breiter Einsatz derartiger Komposit-Leichtbaustrukturen bspw. im Fahrzeugbau aber auch in vielen anderen Industriezweigen erfordert zudem automatisierte Herstellungsverfahren im industriellen Maßstab, denen jedoch fertigungstechnische Grenzen gesetzt sind. Mit den bisher bekannten industriellen Verfahren zur Herstellung bspw. von Kohlefaser-Verbundbauteilen ist es lediglich möglich mehrlagige Schalenkonstruktion zu realisieren. Bereits die Fertigung so genannter dreidimensional gewebter Werkstücke ist fertigungstechnisch sehr aufwendig, kostspielig und nur bedingt automatisierbar. So sind bis dato keine industriell einsetzbaren Fertigungstechnologien verfügbar, die es erlauben, dreidimensionale Objekte mit langen, durchgängigen Fasern herzustellen, die über besonders hohe Strukturfestigkeiten verfügen.
Bekannt sind Fertigungstechnologien, die einen die Außenkontur eines
herzustellenden Objektes repräsentierenden leichten Schaumkern verwenden, der lediglich der Formgebung dient und mit Gewebelagen umhüllt wird, die zur
Realisierung einer belastbaren Hohlschale mit einem selbst aushärtenden
Bindemittel, vorzugsweise mit EP-Harz, getränkt werden. Zwar eignet sich diese Herstellungsvariante durchaus zufrieden stellend für eine Vielzahl von Objekten, gleichwohl ist die Qualität in Bezug auf die Reproduzierbarkeit durch den großen manuellen Arbeitsanteil stark begrenzt. Zudem treten Formtoleranzschwankungen auf, die nicht zuletzt auch durch den Einsatz unterschiedlicher Bindemittelgehalte sowie der nur ungenauen Positionierung einzelner Gewebelagen bedingt sind.
Gilt es Leichtbaustrukturen von größerer Dimension und/oder komplexeren Aufbaus herzustellen, und dies in größeren Stückzahlen, so werden zunächst einzelne Gehäuseabschnitte in Formen laminiert und im Weiteren zu einem Gesamtleichtbauteil zusammengesetzt. Für die Ausbildung von Hohlformen werden als Stützstrukturen selbst expandierende Schäume oder aufblasbare Schläuche eingesetzt, letztere können nach Erreichen eines erforderlichen Härtegrades der mit Bindemitteln durchtränkten, auf den Stützstrukturen aufliegenden Gewebelagen entfernt und wieder verwendet werden. Nachteilhaft bei einem derartigen modularen Auf- und Zusammenbau einer komplexen Leichtbaustruktur sind die unvermeidbaren Trennfugen bzw. Verbindungsbereiche zwischen zwischen den einzelnen modular vorgefertigten Gehäuseabschnitten, über die trotz fester Fügeverbindung mittels geeigneter Bindemittel keine durchgehenden Faserstränge verlaufen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes unter Verwendung eines generativen
Herstellungsprozesses nach dem LOM-Verfahren derart weiterzubilden, dass die Herstellung von höchst beanspruchbaren Leichtbaukonstruktionen unter
Verwendung an sich bekannter Komposit-Baustoffe im industriellen Maßstab ermöglicht wird. Insbesondere gilt es, nach Verfahrenstechniken zu suchen, mit denen es möglich sein soll, faserverstärkte Kompositleichtbaustrukturen herzustellen, deren Strukturstabilität vergleichbar ist mit Leichtbaustrukturen, in denen
durchgängige Gewebestrukturen eingearbeitet sind. Das Verfahren sollte
automatisch ohne die Notwendigkeit manueller Unterstützung durchführbar sein.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1
angegeben. Die das lösungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise
weiterbildenden Merkmale sind in den Unteransprüchen sowie der weiteren
Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die illustrierten
Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Das lösungsgemäße Verfahren nutzt das an sich bekannte generative
Herstellungsprinzip des„Laminated Object Modeling", kurz LOM-Verfahren, bei dem anstelle von bis anhin verwendeten Folien- oder Papierschichten zur Ausbildung eines das Objekt darstellenden Schichtverbundstapels Flächenmaterialabschnitte verwendet und bereitgestellt werden, die zumindest über Faseranteile verfügen, von denen wenigstens ein Anteil in Form von freien Faserenden und/oder Faserschlaufen die dem Flächenmaterialabschnitt zuordenbaren Flächenmaterialoberflächen wenigstens um die Hälfte der Dicke d eines Flächenmaterialabschnittes überragt. In besonderer weise bieten sich für derartige Flächenmaterialabschnitte, die entweder vereinzelt, d.h. stückweise bevorratet, oder aber auch in Form von band- oder lagenförmiger Meterware vorliegen können, dünne, aus Kohle- oder Glasfaser geflochtene Gewebematten an, die jedoch im Gegensatz zu konventionellen
Fasergewebematten, die über weitgehend glatt geflochtene Mattenober- und - Unterseite verfügen, über die jeweils obere und untere Mattenoberfläche frei abstehende Faserenden und/oder Faserschlaufen aufweisen, vergleichbar mit der Oberflächenbeschaffenheit eines Frottee-Stoffes.
Auch eignen sich Fasermaterialabschnitte mit den vorstehend bezeichneten frei abstehende Faserenden und/oder Faserschlaufen, die jedoch über eine
grobmaschige Web- oder Flechtstruktur verfügen und somit eine große
Maschenweite aufweisen, durch die die Faserenden und/oder Faserschlaufen der unmittelbar benachbart anliegenden Fasermaterialabschnitte, die gleichsam groß- bzw. grobmaschig ausgebildet sind, hindurchragen. Auf diese Weise können die Faserenden bzw. Faserschlaufen zur Ausbildung eines willkürlichen Geflechtes in senkrechter Orientierung zur Ebene der einzelnen Fasermaterialabschnitte beitragen und den Zusammenhalt zwischen den einzelnen Faserschichten weiter verbessern.
Werden in einem nächsten Verfahrensschritt zwei derartige, jeweils über eine Frottetuchstruktur verfügende Flächenmaterialabschnitte übereinander gelegt, so gelangen die über die jeweiligen Flächenmaterialoberflächen emporragenden Faseranteile beider Flächenmaterialabschnitte in gegenseitige Überlappung. Zwar kann auf diese Weise kein einstückiger Faserverbund zwischen den jeweils über den Flächenmaterialoberflächen überragenden Faseranteilen hergestellt werden, gleichwohl wird durch die Zugabe eines Haftvermittlers, vorzugsweise in Form eines selbst härtenden Bindemittels, eine sehr viel bessere, d.h. robustere faserverstärkte Fügeverbindung zwischen beiden Flächenmaterialabschnitten erzielt, als es mit bisher üblichen Verfahrenstandards möglich ist, mit denen der Haftverbund zwischen zwei unmittelbar aufeinander liegenden Fasergewebematten ausschließlich auf durch das eingesetzte Bindemittel beruhenden Adhäsionskräften basiert. Die Länge des Faserüberstandes über die Flächenmaterialoberflächen eines jeweiligen
Flächenmaterialabschnittes sollte wenigstens der Hälfte der Dicke des jeweiligen Flächenmaterialabschnittes entsprechen. Eine verfahrenstechnisch vernünftige Obergrenze für die Länge des Faserüberstandes hängt von mehreren Aspekten ab, wie bspw. Fasermaterial, Gewebebeschaffenheit etc., sie sollte jedoch das Dreifache der Dicke des jeweiligen Flächenmaterialabschnitts nicht überschreiten. Als Dicke des Flächenmaterialabschnitts wird an dieser Stelle der Abstand beider
Flächenmaterialoberflächen verstanden, über die die Faserenden bzw.
Faserschlaufen überstehen.
Alternativ zu den vorstehend erläuterten Fasergewebematten bieten sich als
Flächenmaterialabschnitte ebenso Kunststoff-Folien an, in denen zusätzliche
Faseranteile eingearbeitet sind, von denen ein Teil die Folienoberflächen überragt. Die in der Kunststoff-Folien-Matrix eingebetteten Fasern überragen mit einer möglichst homogenen Flächenverteilung die Folienoberflächen in Form frei endender Faserenden oder wie bereits erwähnt, in Schlingenform. Insbesondere gilt es bei einer derartigen Ausführungsform dafür Sorge zu tragen, dass die über die
Folienoberflächen hinausragenden Fasern in einem festen Verbund mit der
Folienmatrix stehen.
Das lösungsgemäße Verfahren soll im Weiteren unter Bezugnahme auf ein illustriertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 schematische Querschnittsdarstellung eines
Flächenmaterialabschnittes sowie
Fig. 2a, b schematische Darstellung der für die Durchführung des
lösungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Komponenten.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In Fig. 1 ist der schematische Querschnitt eines Flächenmaterialabschnittes 1 illustriert, der im lösungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt. Der
Flächenmaterialabschnitt 1 wird von einer oberen und unteren
Flächenmaterialoberfläche begrenzt und weist eine Schichtdicke d auf. Über die Flächenmaterialoberflächen 2, 3 ragen Faserbestandteile in Form frei endender Faserenden 4 und/oder in Form von Faserschlingen 5. Die Länge der jeweils die Flächenmaterialoberflächen 2, 3 überragenden Faseranteile 4, 5 entspricht wenigstens der Hälfte der Schichtdicke d. In einer ersten bevorzugten
Ausführungsform besteht der Flächenmaterialabschnitt 1 aus einem Fasergeflecht in Form einer Fasergewebematte, die aus Glas- oder Kohlefasern gewoben ist. Zur Herstellung der die Flächenmaterialoberflächen 1, 2 überragenden Faserbestandteile können entweder konventionell hergestellte Fasergewebematten einer
entsprechenden Nachbehandlung unterzogen werden, beispielsweise mit Hilfe geeigneter Nadelwalzenanordnungen, durch die lokale Faserabschnitte aus der gewobenen Flechtstruktur senkrecht zur Gewebefläche durch Zug- oder Druckkräfte gezogen bzw. verdrängt werden. Auch ist es vorstellbar, derartige
Faserflächenmaterialabschnitte bereits während des Webvorganges entsprechend auszubilden, vergleichbar jener Vorgehensweise, mit der Frottee-Stoffe hergestellt werden.
Anstelle von Fasergeweben könnten ebenso vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Folien eingesetzt werden, in die Faserbestandteile eingearbeitet sind, die in der in Fig. 1 illustrierten Form über die jeweiligen Folienoberflächen 2, 3 emporragen.
Derartige Kunststoff-Faser-Hybridfolien lassen sich im Wege üblicher
Extrudiertechniken realisieren. In Fig. 2a ist eine Anordnung zur Durchführung eines LOM-Verfahrens dargestellt. Hierbei sei angenommen, dass das vorstehend beschriebene, vorkonfektionierte Flächenmaterial bandförmig als Meterware in Form einer Materialreservoir-Rolle 6 bevorratet ist. Das bandförmige, von der Materialreservoir-Rolle 6 abwickelbare Flächenmaterial gelangt auf eine vertikal absenkbare Bauplattform 7, auf der in schichtweiser Abfolge das jeweils dreidimensional herzustellende Objekt entsteht. In Figur 2 b ist eine Detailansicht der Bauplattform dargestellt. Mit Hilfe einer
Schneideeinrichtung, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a aus einem Laser 8 und einer zugehörigen optischen Strahlumlenkeinheit 9 besteht, werden die Umrisslinien eines jeweiligen auf im Bereich der Bauplattform 7 abgelegten Flächenmaterialabschnittes 10 aus der bandförmigen Meterware ausgeschnitten. Die geometrischen Vorgaben zur Strahlführung des Laserstrahls erfolgt unter Zugrundelegung der jeweiligen Querschnittskontur des herzustellenden Objektes, die als Datensatz, vorzugsweise im sogenannten STL-Format, in einem die Schneidevorrichtung ansteuernden nicht in den Figuren dargestellten Steuerrechner vorliegt. Das Restmaterial, das nicht auf der Bauplattform 7 zum schichtförmigen Aufbau eines Objektes benötigt wird, wird als Abfall 6' aufgewickelt und
entsprechend entsorgt.
Alternativ zu der in Fig. 2a illustrierten Vorgehensweise ist es gleichsam möglich, die einzelnen Flächenmaterialabschnitte mit Hilfe geeigneter Schneidwerkzeuge, wie beispielsweise Messer, Heißdraht, Wasserstrahl, oder wie im gezeigten Beispiel in Fig. 2a mit Hilfe eines Lasers, vor dem Ablegen auf die Bauplattform entsprechend zuzuschneiden und mit Hilfe eines Handhabungswerkzeuges, wie beispielsweise eines Roboters oder eines Vakuum-Greifers, lagerichtig auf die vertikal absenkbare Bauplattform zu platzieren.
Im Anschluss an den Ablegevorgang erfolgt der Auftrag eines Bindemittels auf die Oberfläche des jeweils zuoberst auf der Bauplattform 7 aufliegenden
Flächenmaterialabschnittes 10, vorzugsweise unter Einsatz wenigstens eines so genannten Ink- Jet-Druckkopfes 11 (siehe Figur 2b), aus dem ein selbst härtendes Bindemittel an geeignete Oberflächenbereiche des Flächenmaterialabschnittes deponiert wird. Häufig werden zwei oder mehr Materialien für den Auftrag eines entsprechenden, aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Bindemittels aufgetragen, die aus jeweils unterschiedlichen Druckköpfen ausgetragen werden.
Gilt es, bestimmte Oberflächenbereiche des auf der Bauplattform 7 aufliegenden Flächenmaterialabschnittes 9 nicht mit weiteren Flächenmaterialabschnitten zu verbinden, so können diese Oberflächenbereiche entsprechend mit einer
folienartigen Stützstruktur abgedeckt oder mit einer mittels Ink-Jet-Druckkopf ausbringbaren Materialzusammensetzung überdeckt werden. Als bevorzugte
Stützstruktur-Materialien dienen wachsartige Substanzen, die in einem späteren Arbeitsschritt chemisch oder thermisch aus dem Schichtverbundstapel ausgelöst werden können.
Zum schichtweisen Aufbau eines dreidimensionalen Objektes mit Hilfe des LOM- Verfahrens wird lagenweise eine Vielzahl einzelner Flächenmaterialabschnitte 10 auf jeweils auf der vertikal absenkbaren Bauplattform 7 aufliegenden, jeweils mit
Bindemittel sowie gegebenenfalls wachsartigen Stützstrukturen versehenen
Flächenmaterialabschnitten 10 abgelegt, wobei nach Ablegen eines
Flächenmaterialabschnitt ein Anpressvorgang durchgeführt, vorzugsweise mit Hilfe einer Anpresswalze, die in geeigneter Form über den Schichtverbundstapel geführt wird. Auf diese Weise gelangen die jeweils über die Flächenmaterialoberflächen erhabenen Faseranteile in gegenseitige Überlappung und tragen somit für eine erhöhte Belastbarkeit und Steifigkeit des Gesamtstapelverbundes bei. In besonders vorteilhafter Weise kann der Anpressvorgang durch zusätzliches Einleiten von Vibrationen unterstützt werden, beispielsweise durch Einleitung von
Ultraschallwellen, wodurch der Vorgang gegenseitiger Überlappung der jeweiligen Faserbestandteile unterstützt werden kann.
Ferner bietet es sich in vorteilhafter Weise an, die zu Zwecken eines Anpressdruckes über den Schichtstapelverbund zu führende Walze mit geeigneten Dornen bzw.
Nadeln zu versehen, durch die die jeweils überstehenden Faseranteile 4, 5 senkrecht zur jeweiligen Flächenmaterialoberfläche ausgerichtet und zusätzliche gelängt werden. So können die jeweils überstehenden Schlaufen 5 sowie die frei endenden Faserenden 4 in Stapelrichtung weiter nach unten durchgedrückt oder mit Hilfe geeigneter an der Walze angebrachter Häkelnadeln relativ zur Oberfläche des jeweiligen Flächenmaterialabschnittes nach oben gezogen werden.
Sind sämtliche Schichten für die Herstellung eines dreidimensionalen Objektes auf der Bauplattform in der vorstehenden Weise abgelegt und miteinander verklebt, so wird der Gesamtstapelverbund vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der die auf Wachsbasis beruhenden Support-Strukturen ausgewaschen werden. Mit Hilfe eines derartigen Verfahrens ist die Herstellung komplizierter und
detailreicher 3D-Geometrien möglich, insbesondere auch die Realisierung von beliebigen Freiformflächen mit und ohne Hinterschnitten.
Bezugszeichenliste
I Flächenmaterialabschnitt
2,3 Flächenmaterialoberflächen
4 Freie Faserenden
5 Faserschlaufen
6 Materialreservoir-Rolle
7 Vertikal absenkbare Bauplattform
8 Laser
9 Optische Umlenkeinheit
10 Flächenmaterialabschnitt
I I Ink- Jet-Druckkopf