GÜNTHER DANIEL (DE)
GRASEGGER JOSEF (DE)
WO2005014292A2 | 2005-02-17 | |||
WO2013006399A2 | 2013-01-10 |
EP0431924B1 | 1996-01-31 |
Patentansprüche 1. Druckkopf, insbesondere zum selektiven Auftragen von Druckfluid auf ein Partikelmaterial beim Herstellen dreidimensionaler Modelle mittels Schichtaufbautechnik, aufweisend einen Druckkopftank zur Aufnahme von Druckfluid, der mit Druckkopfmodulen verbunden ist, durch die das Druckfluid in Pumpkammern und zu Düsen geleitet wird; zumindest einen metallischen Träger, an den die Druckkopfmodule angebracht sind und; dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen des Druckfluids durch den metallischen Träger Kunststofffluidführungen vorgesehen sind, die durch den metallischen Träger positioniert werden. 2. Druckkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf diskrete Druckkopfmodule aufweist. 3. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffluidführungen Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polysulfon, Polyarylsulfon, Polyimid, Polyetheretherketon, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylclorid, Polyvinylflouriden, Polyamid oder/und Polytetrafluorethylen aufweisen. 4. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffluidführungen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind. 5. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Träger zumindest teilweise aus Aluminium, Magnesium, Titan, Edelstahl, Messing, Bronze, Invar, Kovar oder/und Kupferberyllium gebildet ist. 6. Verwendung eines Druckkopfes nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5 in einem 3D-Druckverfahren. 7. Verfahren zum Herstellen eines 3D-Formteiles umfassend wiederholtes auftragen und selektives Verfestigen von Parti kelmaterial, wobei ein Fluid,, insbesondere ein Binder, mittels eines Druckkopfes nach einem der Ansprüche 1-5 selektiv auf das Partikelmaterial aufgebracht wird und diese Schritte so oft wiederholt werden bis das 3D-Formteil fertig gestellt ist. |
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckkopf sowie dessen Verwendung und ein 3D-Druckverfahren.
In der europäischen Patentschrift EP 0 431 924 Bl wird ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Computerdaten beschrieben. Dabei wird ein Partikelmaterial in einer dünnen Schicht auf eine Plattform aufgetragen und dieses selektiv mittels eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer Flüssigkeit bedruckt. Im mit der Flüssigkeit bedruckten Bereich verbinden sich die Partikel und der Bereich verfestigt unter dem Einfluss der Flüssigkeit und gegebenenfalls eines zusätzlichen Härters. Anschließend wir die Plattform um eine Schichtdicke in einen Bauzylinder abgesenkt und mit einer neuen Schicht Partikelmaterial versehen, die ebenfalls, wie oben beschrieben, bedruckt wird. Diese Schritte werden wiederholt, bis eine gewisse, erwünschte Höhe des Objektes erreicht ist. Aus den bedruckten und verfestigten Bereichen entsteht so ein dreidimensionales Objekt.
Dieses aus verfestigtem Partikelmaterial hergestellte Objekt ist nach seiner Fertigstellung in losem Parti kelmaterial eingebettet und wird anschließend davon befreit. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines Saugers. Übrig bleiben danach die gewünschten Objekte, die dann von Pulveranhaftungen z.B. durch händisches Abbürsten befreit werden.
Bestätigungskopie] Das 3D-Drucken auf Basis pulverförmiger Werkstoffe und Eintrag von Flüssigkeiten mit einem Druckkopf ist unter den Schichtbautechniken das schnellste Verfahren.
Mit diesem Verfahren lassen sich verschiedene Partikelmaterialien, dazu zählen - nicht erschöpfend - natürliche biologische Rohstoffe, polymere Kunststoffe, Metalle, Keramiken und Sande, verarbeiten.
Als Bindesystem kann z.B. ein Feststoff im Parti keimateriai dienen. Dieser wird durch ein aus dem Tintenstrahldruckkopf ausgestoßenes Lösemittel in Lösung gebracht. Nach dem Verflüchtigen des Lösemittels haften die Partikel an den gewünschten Stellen zusammen. Das Bauteil kann aus dem restlichen losen Pulver nach einer gewissen Wartezeit entnommen werden.
Das Lösemittel wird dabei aus einer großen Anzahl von Stoffgruppen ausgewählt. Hierbei werden häufig organische Lösemittel verwendet, die für diese Anwendung geeigneten Kunststoffe durchdringen dabei Moleküle unterschiedlicher Partikel. Ebenso wichtig sind Säure und Basen, die metallische Strukturen je nach Metall zersetzen.
Auch können polymerisierende Flüssigkeiten für das Binden der Partikel verwendet werden. Diese gehen vom flüssigen in einen festen Zustand über, wenn die Polymerisationsreaktion gestartet wird. Der Start kann über Temperatur, Strahlung oder über das Zusammenkommen mit einem Katalysator oder Initiator erfolgen. Bei vielen Systemen wirken Metallionen katalytisch.
Der Tintenstrahldruckkopf selbst ist aus einer Reihe von Elementen aufgebaut. Dazu zählen Tanks, Ventile, Schläuche, Verbinder, Filter, und die Druckmodule, die die eigentliche Druckfunktion ausführen. Alle mit Fluid in Kontakt befindlichen Element sollten den oben genannten Flüssigkeiten möglichst lange wiederstehen können und das Fluid selbst nicht beeinflussen.
Die Druckmodule selbst müssen äußerst exakt im Druckkopf positioniert werden. Ihre Lage bestimmt nicht zuletzt die geometrische Genauigkeit der mit dem Verfahren erzeugten Bauteile. Im Allgemeinen werden für die Träger der Module Metalle eingesetzt. Damit wird eine hohe Genauigkeit, Stabilität und Temperaturbeständigkeit der Ausrichtung erreicht.
Der Metallkontakt in den Modulen lässt sich herstellungsbedingt oft nicht vermeiden. Wirkt das Metall auf das Fluid kann die Wirkung durch regelmäßiges Spülen reduziert werden. Eine Wirkung im Fluidsystem vor dem Modul muss aber unbedingt vermieden werden, da das Fluid dann vorgeschädigt in das Modul gelangt.
Oft wird in diesem Bereich das Fluid durch Metall geführt, um eine kompakte Konstruktion zu erzielen. Für viele der oben genannten Fluide kann eine solche Konstruktion nicht verwendet werden.
Lösemittel quellen Kunststoffe und Dichtungen. Dieser Vorgang führt zu einem geometrischen Verzug und im Extremfall zum Verlust der Funktion. Im Falle der Dichtungen entsteht dabei zusätzlich eine Leckage, die weitere kostenintensive Folgeschäden oder ein Gesundheitsrisiko darstellen kann. Der Lösevorgang kann bei ungünstiger Wahl auch zu einer Veränderung des Fluides durch Aufnahme von Dichtmaterial führen.
Wässrige Flüssigkeiten können zur Korrosion von Bauteilen im Fluidsystem führen. Dabei entstehen Korrosionsprodukte die schädlich für die Mikrodüsen der Module sein können. Ebenso werden Metallionen freigesetzt die verschiedene Reaktionen zur Folge haben können. Im Fall von Silikaten im Fluid führen die Metallionen zu einem Gelieren des Fluides. Entsteht oder gelangt ein solches Gel in die Mikrokanäle des Moduls wird das Modul unbrauchbar.
Polymerisierende Fluide sind wie oben beschrieben durch Metallionen beeinflussbar. Hier wirken die Ionen oft katalytisch. Wiederum entstehen Gele, die die Module gefährden.
Ein Ansatz zur Lösung der Problemstellung liegt darin, die positionsbestimmenden Teile aus Kunststoff zu fertigen.
Dabei können Lösungen gefunden werden, die eine sichere Positionierung der Module ermöglichen. Unterschiedliche Temperaturen führen allerdings zu erheblichen geometrischen Veränderungen, so dass die geforderten Genauigkeiten nicht erzielt werden können.
Durch ein geringes Quellen selbst beständigster Kunststoffe wie Teflon kann ebenso eine Langzeitwirkung in Form einer Deformation auftreten.
Eine Beschichtung der metallischen Teile ist je nach eingesetztem Lösemittel wirksam. Die zum Teil sehr verwinkelten Miniaturkanäle sind allerdings schwer zu beschichten und eine sichere Funktion der Schutzschicht ist nicht zu überprüfen.
Der Einsatz von keramischen oder glaskeramischen Werkstoffen steht derzeit fertigungstechnisch und wirtschaftlich außer Frage.
Im Folgenden werden einige Begriffe der Erfindung näher erläutert.
Im Sinne der Erfindung sind„3D-Druckverfahren" alle aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, die den Aufbau von Bauteilen in dreidimensionalen Formen ermöglichen und mit den beschriebenen Verfahrenskomponenten und Vorrichtungen kompatibel sind.
„Selektiver Binderauftrag" oder„Selektiver Bindersystemauftrag" kann im Sinne der Erfindung nach jedem Partikelmateria lauftrag erfolgen oder je nach den Erfordernissen des Formkörpers und zur Optimierung der Formkörperherstellung auch unregelmäßig erfolgen, d.h. nicht linear und parallel nach jedem Partikelmaterialauftrag. „Selektiver Binderauftrag" oder „Selektiver Bindersystemauftrag" kann somit individuell und im Verlauf der Formkörperherstellung eingestellt werden.
„Formkörper" oder„Bauteil" im Sinne der Erfindung sind alles mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder/und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte dreidimensionale Objekte, die eine Formfestigkeit aufweisen.
Als „Vorrichtung" zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jede bekannte 3D-Druckvorrichtung verwendet werden, die die erforderlichen Bauteile beinhaltet. Übliche Komponenten beinhalten Beschichter, Baufeld, Mittel zum Verfahren des Baufeldes oder anderer Bauteile, Dosiervorrichtung und Wärmemittel und andere dem Fachmann bekannte Bauteile, die deshalb hier nicht näher ausgeführt werden.
Als„Partikelmaterialien" können alle für den Pulver-basierten 3D Druck bekannten Materialien verwendet werden, insbesondere Sande, Keramikpulver, Metallpulver, Kunststoffe, Holzpartikel, Faserwerkstoffe, Cellulosen oder/und Lactosepulver. Das Partikelmaterial ist vorzugsweise ein trocken frei fließendes Pulver, aber auch ein kohäsives schnittfestes Pulver kann verwendet werden.
„Bauraum" ist der geometrische Ort in dem die Partikelmaterial schüttung während des Bauprozesses durch wiederholtes Beschichten mit Partikelmaterial wächst. Im Allgemeinen wird der Bauraum durch einen Boden, die Bauplattform, durch Wände und eine offene Deckfläche, die Bauebene, begrenzt.
„Druckmodul" ist die Bezeichnung für einen modular aufgebauten Einzeltropfenerzeuger mit mehreren Düsen. Die Düsen und inneren Strukturen sind oft mikrotechnische Produkte.
Das „Positioniersystem" erlaubt es ein Druckmodul relativ zu einer Druckmodulaufnahme und damit relativ zur Maschine auszurichten. Das Positioniersystem wird hier ebenso als die Stelle aufgefasst an der die mechanische Verbindung des Druckmoduls und dem Druckkopf stattfindet.
Der„Druckkopf λ setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen. Unter anderem sind das die Druckmodule. Diese sind relativ zum Druckkopf ausgerichtet. Der Druckkopf ist relativ zur Maschine ausgerichtet. Damit kann die Lage einer Düse dem Maschinenkoordinatensystem zugeordnet werden.
Das„Druckfluid" wird als Wirkmedium für den 3D-Druckprozess benötigt. Es durchströmt den Druckkopf und wird vom Druckkopf in diskreten Tropfen zur gewünschten Zeit in Richtung Baufeld abgegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Druckkopf bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Druckkopf, insbesondere zum selektiven Auftragen von Druckfluid auf ein Partikelmaterial beim Herstellen dreidimensionaler Modelle mittels Schichtaufbautechnik, gelöst, der einen Druckkopftank zur Aufnahme von Druckfluid, der mit Druckkopfmodulen verbunden ist, durch die das Druckfluid in Pumpkammern und zu den Düsen geleitet wird, aufweist sowie zumindest einen metallischen Träger, an den die Druckkopfmodule angebracht sind. Weiterhin sind zum Durchführen des Druckfluids durch den metallischen Träger Kunststofffluidführungen vorgesehen, die durch den metallischen Träger positioniert werden.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht, allgemein gesagt, darin die metallischen Teile zur Positionierung derart auszusparen, dass Kunststoffteile zur Fluidführung eingesetzt werden können, die nicht direkt die Positionierung des Druckkopfes beeinflussen.
Gemäss eine bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Druckkopf dabei diskrete Druckkopfmodule auf.
Der Druckkopf nach der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass die Kunststofffluidführungen aus Kunststoffen wie Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polysulfon, Polyarylsulfon, Polyimid, Polyetheretherketon, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylclorid, Polyvinylflouriden, Polyamid oder/und
Polytetrafluorethylen ausgeführt sind.
Gute Ergebnisse konnten auch erzielt werden, wenn faserverstärktes Material verwendet wird, da damit die Festigkeitseigenschaften verbessert werden können.
Je nach Ausgestaltung des Druckkopfes kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Kunststofffluidführungen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind.
Gute Ergebnisse konnten erzielt werden, wenn der metallische Träger zumindest teilweise aus Aluminium, Magnesium, Titan, Edelstahl, Messing, Bronze, Invar, Kovar oder/und Kupferberyllium gebildet ist. Nach einem Aspekt der Erfindung wird der Druckkopfes nach der Erfindung in einem 3D- Druckverfahren verwendet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines 3D-Formteiles umfassend wiederholtes auftragen und selektives Verfestigen von Partikelmaterial, wobei ein Fluid, insbesondere ein Binder, mittels eines Druckkopfes nach der Erfindung selektiv auf das Partikelmaterial aufgebracht wird und diese Schritte so oft wiederholt werden bis das 3D-Formteil fertig gestellt ist.
Kurze Beschreibung der Figuren:
Figur 1: Schematische Darstellung der Komponenten eines
pulverbasierten 3D-Druckers als geschnittener Schrägriss.
Figur 2: Schema des Fluidsystems
Figur 3: Schema der Anbindung der Module an den Druckkopf
Figur 4: Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes
Figur 5: Zusammenbau eines erfindungsgemäßen Druckkopfes
Figur 6: Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfes
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen.
Ein 3D-Drucker für das Pulverbasierte 3D-Drucken weist einen Pulverbeschichter (101) auf. Mit diesem wird Partikelmaterial auf eine Bauplattform (102) aufgebracht und geglättet (Figur 1). Das aufgebrachte Parti kelmaterial kann aus verschiedensten Materialien bestehen. Beispielsweise können Füllstoffe wie Sande, künstliche Sande und keramische Partikel verwendet werden. Die Fließeigenschaften dieser Materialien können stark unterschiedlich ausfallen. Verschiedene Beschichtertechniken lassen die Schichtbildung von trockenen frei fließenden Pulvern, über kohäsive schnittfeste Pulver, bis hin zu flüssigkeitsbasierten Dispersionen zu. Die Höhe der Pulverschichten (107) wird durch die Bauplattform (102) bestimmt. Sie wird nach dem Aufbringen einer Schicht abgesenkt. Beim nächsten Beschichtungsvorgang wird das entstandene Volumen verfüllt und der Überstand glattgestrichen. Das Ergebnis ist eine nahezu perfekt parallele und glatte Schicht definierter Höhe.
Nach einem Beschichtungsprozess wird die Schicht mittels eines Tintenstrahldruckkopfes (100) mit einer Druckflüssigkeit bedruckt. Das Druckbild entspricht dem Schnitt durch das Bauteil in der aktuellen Bauhöhe der Vorrichtung. Die Flüssigkeit trifft auf das Partikelmaterial und diffundiert langsam hinein.
Das Fluidsystem in einem solchen 3D-Drucker besteht aus folgenden übergeordneten Baugruppen (siehe Figur 2): Einem Fluidversorgungsschrank (220) und einem Druckkopf (100,200) der in einem Bauraum bewegt wird.
Im Allgemeinen sind große Vorratsbehälter (221) vorhanden in denen Fluid für den Prozess bereitgehalten wird. Dieses Fluid wird dann - geschalten über einen Ventilblock (223) - mit einer Pumpe (224) über einen Filter gefördert und dann in einen Zwischentank (226) geleitet. Dieser weist einen Füllstandsensor auf. Wird trotz Pumpens ein bestimmter Füllstand nicht in einer gewissen Zeit erreicht, kann über den Ventilblock (223) ein anderer Vorratsbehälter (221) mit dem System verbunden werden. Dieser Teil des Fluidsystems hat die Aufgabe Fluid für den Druckkopf (100,200) bereitzustellen. Dieser ist üblicherweise oberhalb des Niveaus des Fluidversorgungsschrankes (220) angebracht. Deshalb muss das Fluid von Tank (226) zum Druckkopf (200) mit Überdruck befördert werden. Dies kann beispielsweise über ein Anlegen von Überdruck an den Tank (226) erfolgen.
Die Verschlauchung (203) läuft durch die Maschine und die Energieketten zum Druckkopf (200). Dieser wird über steckbare Verbinder angeschlossen.
Der Druckkopf (200) weist wieder einen Tank, den Druckkopftank (201) auf. Dessen Füllstand wird durch einen Sensor kontrolliert. Anhand des Sensors schaltet die Steuerung den Überdruck am Zwischentank im Fluidversorgungsschrank (220).
Der Druckkopftank ist über Ventile und Filter mit den Modulen (202) verbunden. Diese sind für eine exakte Ausrichtung auf metallische Träger montiert, durch die das Fluid in den Modulkörper geleitet wird. Von hier aus gelangt es in die Pumpkammern und zu den Düsen. Beide Strukturen sind stark miniaturisiert.
Durch den in den Pumpkammern über Piezoelemente erzeugten Druck bilden sich an den Düsen schaltbar einzelne Tropfen, die die Düse mit hoher Geschwindigkeit verlassen und auf das Pulver treffen.
Wesentlich für die beim Pulverbasierten 3D-Druck verwendeten Fluide ist ihr funktioneller Charakter. Somit wirkt das Fluid immer wie oben beschrieben auf das Fluidsystem und das Fluidsystem wirkt ebenso auf das Fluid zurück. Fast alle Teile des Fluidsystems können in einfacher Weise mit Hilfe von Kunststoffen aufgebaut werden, die chemisch beständig sind. Die Ausnahme hier bildet die Anbindung der Module (202) an den Druckkopf (200). Hier ist je nach Bauart der Module die Anbindung über Kunststoffe nicht durchführbar. Besonders Module, die die mechanische und fluidische Schnittstelle mit einer Fläche realisieren, sind hier problematisch. Ein Beispiel für ein solches Modul (304) ist das Modul SL128 von Dimatix (siehe Figur 3).
Erfindungsgemäß wird die fluidische Verbindung durch ein Kunststoffhohlteil (300) erzielt, das durch einen metallischen Träger (410) greift und ebenso durch diesen positioniert wird, was in Figur 4 beispielhaft dargestellt ist.
Da eine hohe Düsendichte angestrebt ist, werden die Module eng aneinander gesetzt. Die Folienleiter der Module (421) bedingen, dass die Anbindung an den Druckkopf (305) durch einen Steg in Längsrichtung des Modules erfolgen muss.
Besonders bevorzugt werden die Stege für die Einzelmodule als eine Art „Harfe" (410) ausgebildet. Außerhalb des Moduls sind dabei jeweils ein Zentrierelement (501), ein Drehlagenanschlag (502) und Befestigungslöcher vorgesehen (siehe Figur 5).
Die Fluidversorgung ist bei den beschriebenen Modulen (304) außerhalb von den Montagegewinden. Folglich kann das Fluid nach außen herausgeführt und zu einem Anschluss (503) zusammengefasst werden.
Um die Herstellung des Teils zu vereinfachen, wird das Kunststoffteil mehrteilig ausgeführt. Hierbei wird das Teil für die fräsende Bearbeitung vorgesehen. Der Fräserzugang wird durch einen Deckel (401) verschlossen. Der metallische Träger weist Durchgangslöcher (500) für die Anbindung der Module auf. Im Modul ist jeweils korrespondierend ein Gewinde vorgesehen. Die exakte Platzierung des Trägers relativ zum Modul wird über ein Werkzeug sichergestellt.
Dieses Werkzeug nimmt die Module auf und nutzt die Präzisionsbohrungen des Moduls, um dieses relativ zum Werkzeug zu justieren. Dabei ist die Verbindung steckbar über Passstifte realisiert.
Sind alle Module gesteckt, wird der Modulträger auf das Werkzeug aufgesetzt. Dessen Lage wird über Anschläge bestimmt. Die Module werden im nächsten Schritt mit den Schrauben in Ihrer Lage fixiert und vom Werkzeug abgezogen.
Das Kunststoffteil des Modulträgers trägt die Dichtung und wird mit einer Schraube auf die Dichtfläche gedrückt. Die Dichtung kann als einfacher 0- Ring (403) ausgestaltet sein. Konstruktiv werden die wesentlichen Biegemomente vom Metallteil aufgenommen. Der Kunststoffteil wird vor der Modulmontage in den metallischen Träger eingesetzt.
Das Kunststoffbauteil wird auf eine Vermeidung von fluidisichen Toträumen optimiert. Dabei werden, sofern sinnvoll, alle Bohrungen und Taschen mit Radienfräsern ausgeführt.
Eine einfache Gestaltung als Frästeil ermöglicht ein zweiteiliger Aufbau. Ein Teil stellt die eigentliche Funktion das zweite lediglich einen Deckel (401) dar. Dieser Deckel kann dann über Klemmen, Kleben oder Schweißen abgedichtet werden. Grundsätzlich sind für die beschriebene Ausführung viele Kunststoffe geeignet. Dabei sind besonders bevorzugt solche zu verwenden, die eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen.
Beispielweise kann Polyethylen (PE) zum Einsatz kommen. Dieses Material weist eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber vielen Medien auf. Sein schwacher E-Modul ist bei dieser Ausführung von untergeordneter Bedeutung. Ebenso kann die relativ hohe Wärmeausdehnung von ca. 70 ppm/K erfindungsgemäß nicht die Genauigkeit der Anordnung stören. Das Beispiel Polyethylen kann stellvertretend für die Gruppe der Polyolefine gelten (Zum Beispiel PP oder POM). Diese sind im Eigenschaftsspektrum grundsätzlich ähnlich.
Ebenso können Polyamide (PA) verwendet werden. Hier ist die erfindungsgemäße Konstruktion besonders auf Grund der hohen Wasseraufnahme und -abgäbe des Polymers nützlich. Die verschiedenen Varianten der Polyamide, die sich durch ihre Kettenlänge der aufeinanderfolgenden Kohlenstoffatome unterscheiden, sind ebenso prinzipiell geeignet.
Stellvertretend für halogenierte, thermoplastische Kunststoffe ist beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE). Ähnlich wie bei Polyethylen sind hier eine äußerst gute chemische Beständigkeit mit schwachen mechanischen Eigenschaften gepaart. Die Eigenschaft der hohen Einsatztemperatur wird bei den hier betrachteten Druckköpfen nicht genutzt. In dieser Gruppe ist auch PVDF als gängiger Kunststoff zu finden, der erfindungsgemäß verwendet werden kann.
Ebenso grundsätzlich geeignet ist Polyvinylchlorid (PVC). Dieses Polymer neigt allerdings in vielen Lösemitteln zu einem starken Quellen. Ebenso bevorzugt können Polyetheretherketon (PEEK) oder andere sogenannte Hochleistungspolymere verwendet werden. Hier steht bei der Verwendung wieder die chemische Beständigkeit im Vordergrund. Bei PEEK ist dies besonders die geringe Wasseraufnahme des Polymers. Ebenso geeignet sind Polysulfon (PSU) ; Polyarylsulfon (PPSU) und Polyimid (PI).
Die oben genannten Polymere werden aus Sicht der Verarbeitung Thermoplaste genannt. Die Umformung erfolgt in großen Serien durch Spritzgießen in heißem Zustand. Die im geschmolzenen Zustand vorliegenden hohen Viskositäten erfordern allerdings teure Werkzeuge. Für Kleinserien eignet sich deshalb die spannende Bearbeitung.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffteile werden also bevorzugt und vorteilhafter Weise durch Fräsen hergestellt.
Eine besondere Variante der Fertigung der erfindungsgemäßen Bauteile ist das Lasersintern. Hierbei können besonders komplexe Geometrien erstellt werden. Im Material ist man oft auf PA12 eingeschränkt. Dieses Material kann aber erfindungsgemäß ohne Nachteile eingesetzt werden.
Auch können sogenannte Duroplaste als Werkstoff benutzt werden. Hierbei sind ebenso gegossene Teile in kleinen Serien wirtschaftlich realisierbar. Eine Nachbearbeitung der Teile ist aber hier im Allgemeinen erforderlich.
Die meisten Duroplaste sind in den hier angesprochenen Lösemitteln nicht löslich. Eine massive Neigung zum Quellen ist aber manchmal festzustellen. Als Basismaterialien können hier, nicht erschöpfend, Epoxidharze (EP), Polyurethane (UR), vernetzte Polyacrylate (z.B. x- PMMA) und Polystyrole (x-PS), Harnstoff ha rze(UF), Phenoplaste (PF), Melaminharze (MF) und ungesättigte Polyesterharze (UP) genannt werden. Alle hier genannten Polymere können mit Füllstoffen versehen sein. Diese können z.B. Glas- oder Kohlefasern sein. Ebenso üblich sind Mikrofüller aus verschiedenen mineralischen Stoffen (z.B. Marmor).
Bezugszeichenliste
100 Druckkopf
101 Beschichter
102 Bauplattform
103 Bauteil
104 Baubehälter
105 Druckkopfbahn
106 Beschichterbahn
107 Pulverschichten
108 Richtung der Bau plattform beweg ung
109 Dosierte Tropfen
110 Pulverwalze
111 Baufeldberandung
112 Beschichterspalt
113 Beschichtervorrat
200 Druckkopf
201 Druckkopfreservoir
202 Modul
203 Druckkopfversorgungsleitung
210 Prozessraum
220 Fluidversorgungsschrank
221 Vorratsbehälter
222 Systemanschlüsse
223 Ventilblock
224 Pumpe
225 Filter
226 Zwischentank
300 Kunststofffluidführung
301 Verbindungselement
302 Fluidpfad 303 Positionierelement
304 Modul
305 Druckkopf
401 Deckel
402 Durchdringendes Element
403 O-Ring
404 Öffnung für Durchdringung im Metallträger
410 Metallträger
420 Modul
421 Folienleiter
500 Befestigungsbohrung
501 Zentrierelement
502 Drehlagenanschlag
503 Zusammengeführte Fluidleitung
600 Hohlraum in der Fluidführung