Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils im 3D-Druck und einen 3D-Drucker.

Es sind verschiedene generative Fertigungsverfahren bzw. 3D-Druck-Verfahren (und folglich verschiedene Arten von 3D-Druckern, also Maschinen/Anlagen zum

schichtweisen Aufbau eines Bauteils) bekannt.

Einige generative Fertigungsverfahren haben die folgenden Schritte gemeinsam:

(1 ) Es wird zunächst Partikelmaterial (bzw. partikelförmiges Baumaterial) vollflächig/durchgängig auf ein Baufeld aufgebracht, um eine Schicht aus nicht- verfestigtem Partikelmaterial zu bilden.

(2) Die aufgebrachte Schicht aus nicht-verfestigtem Partikelmaterial wird in einem vorbestimmten Teilbereich (entsprechend dem zu fertigenden Bauteil) selektiv verfestigt, zum Beispiel durch selektives Aufdrucken von (zum Beispiel flüssigem) Behandlungsmittel, zum Beispiel Bindemittel, zum Beispiel Binder.

(3) Die Schritte (1 ) und (2) werden wiederholt, um ein gewünschtes Bauteil zu fertigen. Hierzu kann zum Beispiel eine Bauplattform, auf der das Bauteil schichtweise aufgebaut wird, jeweils um eine Schichtdicke abgesenkt werden, bevor eine neue Schicht aufgetragen wird (alternativ können zum Beispiel ein/der Beschichter und eine/die Druckvorrichtung jeweils um eine Schichtdicke angehoben werden).

(4) Schließlich kann das gefertigte Bauteil, das aus den verfestigten

Teilbereichen gebildet ist und von losem, nicht-verfestigtem Partikelmaterial gestützt und umgeben ist, entpackt werden.

Ein/der Bauraum, in dem das oder die Bauteile gefertigt werden, kann zum Beispiel von einer sogenannten Baubox (auch„Jobbox“ genannt, zum Beispiel ausgebildet als sog. „Wechselbehälter“) definiert sein. Eine solche Baubox kann eine nach oben hin offene, sich in vertikaler Richtung erstreckende Umfangswandstruktur haben (zum Beispiel gebildet von vier vertikalen Seitenwänden), die zum Beispiel in der Draufsicht rechteckig ausgebildet sein kann. In der Baubox kann eine höhenverstellbare

Bauplattform aufgenommen sein. Der Raum über der Bauplattform und zwischen der vertikalen Umfangswandstruktur kann dabei den Bauraum zum Beispiel zumindest mitausbilden. Ein oberer Bereich des Bauraums kann zum Beispiel als Baufeld bezeichnet werden.

Ein schichtweises Aufbauen von ein oder mehreren dreidimensionalen Bauteilen in einem/dem Bauraum kann zum Beispiel durch selektives Verfestigen von mehreren aneinander angrenzenden Baumaterial-Schichten in einem jeweiligen Teilbereich davon erfolgen, zum Beispiel durch Binder-Jetting, d.h. durch (selektives)„Verkleben“ des (partikelförmigen) Baumaterials mit einem (zum Beispiel flüssigen) Behandlungsmittel, zum Beispiel Bindemittel, zum Beispiel Binder.

In dem obigen Schritt (1 ) kommt in der Regel ein Beschichter (auch„Recoater“ genannt) zum Einsatz. Es sind unterschiedliche Beschichter zur Verwendung in einem 3D-Drucker bekannt, mit denen ein partikelförmiges Baumaterial in Form einer gleichmäßigen, vollflächigen/durchgängigen Schicht auf das Baufeld (auch Baufläche oder Baubereich genannt) aufgebracht werden kann.

Eine Art von Beschichter verwendet eine Walze (kurz„Walzen-Beschichter“), vor der zunächst eine Menge an partikelförmigem Baumaterial abgelegt wird und die

anschließend horizontal über das Baufeld hinweg verfahren wird, um das

partikelförmige Baumaterial in Form einer gleichmäßigen Schicht auf das Baufeld aufzubringen. Die Walze kann dabei in Gegenlaufrichtung rotiert werden.

Eine andere Art von Beschichter (sog.„Behälter-Beschichter“, zum Beispiel„Schlitz- Beschichter“) verwendet einen Behälter, der einen inneren Flohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Baumaterial definiert, und hat einen (zum Beispiel langgestreckten) Ausgabebereich, zum Beispiel aufweisend einen (zum Beispiel langestreckten)

Ausgabeschlitz, zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials. Der Behälter- Beschichter kann zum Beispiel über ein/das Baufeld hinweg verfahrbar sein (zum Beispiel horizontal, zum Beispiel quer zu seiner Längsrichtung), wobei das

partikelförmige Baumaterial durch den (langgestreckten) Ausgabebereich auf das Baufeld ausgebbar ist, um dadurch eine gleichmäßige, vollflächige/durchgängige Baumaterial-Schicht auf das Baufeld bzw. die Bauplattform aufzubringen. Der

Beschichter kann zum Beispiel langgestreckt sein, um die Länge oder Breite eines rechteckigen Baufelds zu überspannen bzw. abzudecken. In dem obigen Schritt (2) kann zum Beispiel eine Druckvorrichtung mit einem Druckkopf zum Einsatz kommen, der auf einen Teilbereich einer/der zuvor aufgebrachten

Baumaterial-Schicht gesteuert ein (zum Beispiel flüssiges) Behandlungsmittel aufbringt (sog.„Binder-Jetting“). Das Behandlungsmittel trägt zu einer (unmittelbaren und/oder späteren) Verfestigung der Baumaterial-Schicht in dem Teilbereich bei. Zum Beispiel kann das Behandlungsmittel ein Bindemittel, zum Beispiel Binder, sein/enthalten, zum Beispiel eine Bindemittel-Komponente eines Mehrkomponenten-Bindemittels.

Es kann als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils im 3D-Druck und einen 3D-Drucker anzugeben, mit denen ein Bauteil im 3D-Druck effizient herstellbar ist, insbesondere mittels Binder-Jettings.

Alternativ oder zusätzlich kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils im 3D- Druck und einen 3D-Drucker anzugeben, mit denen ein Bauteil im 3D-Druck

insbesondere mittels Binder-Jettings zuverlässig herstellbar ist.

Hierzu stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils im 3D-Druck gemäß Anspruch 1 und einen 3D-Drucker gemäß Anspruch 13 bereit. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils (zum Beispiel ein Gießkern und/oder eine Gießform) im 3D-Druck auf einer Bauplattform, die mit einer (zum Beispiel elektrischen) Heizvorrichtung versehen ist (und zum Beispiel in einer Baubox aufgenommen sein kann), die folgenden Schritte aufweisen:

Aufbringen einer Schicht aus losem Partikelmaterial (zum Beispiel Sandpartikel und/oder Salzpartikel, zum Beispiel solche für die Gießereitechnik) auf die Bauplattform, zum Beispiel mittels eines Beschichters, der zum Beispiel wie eingangs beschrieben ausgebildet sein kann,

Erwärmen der (zuletzt) aufgebrachten Schicht aus losem Partikelmaterial mittels der Heizvorrichtung der Bauplattform, Ausgeben eines flüssigen Behandlungsmittels auf einen Teilbereich der zuletzt aufgebrachten / erwärmten Schicht aus losem Partikelmaterial (zum Beispiel mittels einer Druckvorrichtung mit einem Druckkopf, zum Beispiel durch sog. Binder-Jetting),

Wiederholen der obigen Schritte, um das mindestens eine Bauteil (schichtweise) aufzubauen (zumindest teilweise),

wobei das Erwärmen mittels der Heizvorrichtung der Bauplattform derart durchgeführt wird, dass

eine Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils in Richtung einer vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur ansteigt (insbesondere im Rahmen und/oder als Folge des Wiederholens der obigen Schritte), um eine

Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht einzustellen.

Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird also während des Aufbauens des Bauteils Wärme in den auf der Bauplattform angeordneten Schichtenverbund eingetragen, und zwar von unten, ausgehend von der Bauplattform bzw. der Heizvorrichtung derselben, wobei eine Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils in Richtung einer vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur ansteigt, um eine

Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht einzustellen.

Hierdurch kann (bereits) während des Aufbauens des Bauteils ein großer Betrag an Wärme in den Schichtenverbund eingebracht werden, was wiederum zu einer (Vor- )Aushärtung des Bauteils bzw. des Behandlungsmittels/Binders beiträgt, und zwar ohne das Bauteil und/oder Komponenten des 3D-Druckers zu schädigen. Es mag zwar bekannt sein, das Baufeld von oben zu heizen, zum Beispiel unter Verwendung eines Infrarotstrahlers, hierdurch kann im Wesentlichen aber nur Wärme in die oberste Schicht eingebracht werden, was wiederum zu einer Aushärtung des gesamten

Schichtenverbunds bzw. der darunterliegenden Schichten nur begrenzt beitragen kann. Zudem wurde gefunden, dass mit zunehmender Dicke des Schichtenverbunds die Temperatur der Bauplattform erhöht werden kann, um eine über die Zeit gesehen große Menge an Wärme in den Schichtenverbund einzubringen, wobei auf Grund der zunehmenden Dicke des Schichtenverbunds aus Partikelmaterial die Temperatur an der Oberfläche dennoch in einem eingestellten Bereich gehalten werden kann, der zum Beispiel für einen Druckkopf und/oder im Hinblick auf ein verwendetes Bindersystem unschädlich ist (zum Beispiel ein Bereich, in dem ein Verdampfen von Lösungsmittel des Behandlungsmittels für den Druckkopf unkritisch ist) und/oder der ein definiertes Reaktionsumfeld und/oder eine definierte Behandlungsmittel-Auftragsumgebung schafft, welche wiederum zu einer zuverlässigen Herstellung des Bauteils mit guten Haftkräften zwischen den Schichten beitragen können. Durch geeignete Wahl der Bauplattform-Höchsttemperatur kann zudem eine Schädigung des Bauteils in einem Bereich unmittelbar auf/über der Bauplattform vermieden werden. Es mag insofern ferner bekannt sein, durch eine poröse, beheizbare Bauplattform hindurch ein

Wärmefluid in den Schichtenverbund einzubringen, dies erfolgt jedoch mit über den Bauprozess hinweg gesehen konstanter Wärmefluid-Temperatur, d.h. eine Temperatur der Bauplattform steigt nicht in Richtung einer vorgegebenen Bauplattform- Höchsttemperatur an, sondern ist konstant, und zudem kann hierdurch unter

Umständen eine ggf. nicht erwünschte Fluidisierung des Partikelmaterials auftreten. Es ist also mit dem Verfahren gemäß diesem Aspekt der Erfindung möglich, ein Aushärten von im Binder-Jetting 3D-gedruckten Bauteilen bereits während des Druckvorgangs mittels der Heizvorrichtung der Bauplattform zu ermöglichen und somit ein Aushärten insgesamt zu beschleunigen, um das Bauteil letztendlich effizient herzustellen. Der Anstieg der Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils in Richtung einer vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur wiederum ermöglicht ein zuverlässiges Herstellen des Bauteils, ohne eine Schädigung des Bauteils

(insbesondere durch geeignete Auswahl des Höchstwertes) und/oder von

Komponenten des 3D-Druckers (insbesondere durch geeignete Auswahl des Verlaufs des Temperaturanstiegs der Bauplattform bzw. durch geeignete Auswahl der

Einstellung der Temperatur an der Baufeldoberfläche) zu riskieren. Die obigen Schritte können sich dabei zum Beispiel zeitlich überlappen. Die genannten drei Schritte werden dabei zum Beispiel für jede von einer Vielzahl von das Bauteil bildenden Schichten durchgeführt (zum Beispiel für alle das Bauteil bildenden Schichten oder eine

überwiegende Anzahl (mehr als die Hälfte) der das Bauteil bildenden Schichten oder für eine wesentliche Anzahl (z.B. 25% oder mehr, z.B. 30% oder mehr, z.B. 35% oder mehr, z.B. 40% oder mehr, z.B. 45% oder mehr) der das Bauteil bildenden Schichten). Zum Beispiel können die genannten drei Schritte für eine Anzahl von mindestens 250 (zum Beispiel) aufeinanderfolgenden Schichten wiederholt werden. Der Anstieg der Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils in Richtung der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur kann zum Beispiel allmählich erfolgen, zum Beispiel stetig/kontinuierlich, zum Beispiel stufenförmig oder linear oder gemäß einer anderen Funktion. Die Temperatur der Bauplattform kann während des Aufbauens des Bauteils zum Beispiel ausgehend von einer Temperatur kleiner gleich 70°C in Richtung der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur ansteigen (insbesondere im Rahmen und/oder als Folge des Wiederholens der obigen Schritte), d.h. beim Erwärmen einer ersten oder im Verfahren früh aufgebrachten Schicht beträgt die Bauplattformtemperatur kleiner gleich 70°C, zum Beispiel kleiner gleich 65°C, zum Beispiel kleiner gleich 60°C, zum Beispiel kleiner gleich 55°C. Zum Beispiel kann eine Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils, d.h. zwischen einem Zeitpunkt des Auflegens/Aufbringens der ersten Bauteil-Schicht und der letzten Bauteil-Schicht, einen Anstieg / eine Temperaturdifferenz von größer gleich 100°C durchlaufen, zum Beispiel größer gleich 125°C, zum Beispiel größer gleich 150°C, zum Beispiel größer gleich 175°C. Der (allmähliche) Anstieg der Bauplattformtemperatur bis auf die Höchsttemperatur kann sich zum Beispiel über das Aufträgen von mehr als 100 Schichten hinweg erstrecken, zum Beispiel mehr als 150, zum Beispiel mehr als 200.

Zum Beispiel kann bei dem Verfahren das flüssige Behandlungsmittel (mittelbar oder unmittelbar) zu einem (selektiven) Verkleben des (losen) Partikelmaterials (bzw. der Partikel des (losen) Partikelmaterials) beitragen und/oder dazu führen. Zum Beispiel kann das flüssige Behandlungsmittel ein Mittel zum (selektiven) Verkleben des (losen) Partikelmaterials (bzw. der Partikel des (losen) Partikelmaterials) aufweisen. Zum Beispiel kann das flüssige Behandlungsmittel ausgegeben werden, um das (lose) Partikelmaterial (bzw. die Partikel des (losen) Partikelmaterials) (selektiv) (miteinander) zu verkleben. Zum Beispiel kann das flüssige Behandlungsmittel ausgegeben werden zum (selektiven) Verkleben des (losen) Partikelmaterials (bzw. der Partikel des (losen) Partikelmaterials).

Zum Beispiel kann bei dem Verfahren das flüssige Behandlungsmittel ein flüssiges Bindemittel (zum Beispiel ein flüssiger Binder) und/oder eine flüssige Komponente eines Mehrkomponenten-Bindemittels (zum Beispiel eine flüssige Komponente eines Mehrkomponenten-Binders) aufweisen. Das flüssige Bindemittel bzw. die flüssige Komponente des Mehrkomponenten-Bindemittels können zum Beispiel (mittelbar oder unmittelbar) zu einem (selektiven) Verkleben des (losen) Partikelmaterials (bzw. der Partikel des (losen) Partikelmaterials) beitragen und/oder dazu führen.

Zum Beispiel kann bei dem Verfahren das flüssige Behandlungsmittel ein organisches Bindemittel oder eine Komponente eines organischen Bindemittels oder ein

anorganisches Bindemittel oder eine Komponente eines anorganischen Bindemittels aufweisen. Das organische Bindemittel kann zum Beispiel ein Phenol-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Phenolharz) und/oder ein Furan-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Furanharz) aufweisen. Das anorganische Bindemittel kann zum Beispiel ein Wasserglas-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Wasserglas)

aufweisen.

Beim (selektiven) Verkleben kann das (lose) Partikelmaterial (bzw. die Partikel des (losen) Partikelmaterials) zum Beispiel verbunden werden, so dass das Partikelmaterial (bzw. die Partikel des Partikelmaterials) seine Form und/oder Gestalt (bei)behält (bzw. nicht verändert). D.h., beim (selektiven) Verkleben des (losen) Partikelmaterials (bzw. der Partikel des (losen) Partikelmaterials) findet zum Beispiel kein Schmelzen (bzw. Verschmelzen) und/oder Sintern (bzw. Vereintem) und/oder (thermisches) Aufweichen und/oder Verformen des Partikelmaterials (bzw. der Partikel des Partikelmaterials) statt. Beim (selektiven) Verkleben kann zum Beispiel das (ausgegebene) Behandlungsmittel (zum Beispiel das Bindemittel, zum Beispiel der Binder) in fester (bzw. verfestigter) Form (zum Beispiel in ausgehärteter Form) zwischen den Partikeln des

Partikelmaterials angeordnet sein, um die Partikel zu verbinden (bzw.

zusammenzuhalten). D.h., beim (selektiven) Verkleben kann das Partikelmaterial (bzw. die Partikel des Partikelmaterials) zum Beispiel durch festes (bzw. verfestigtes) (zum Beispiel ausgehärtetes) Behandlungsmittel (zum Beispiel Bindemittel, zum Beispiel Binder) (selektiv) miteinander verbunden sein.

Das Erwärmen mittels der Fleizvorrichtung der Bauplattform kann zum Beispiel derart durchgeführt werden, dass die Bauplattform bis zu dem Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Flöchsttemperatur erwärmt wird, insbesondere wenn das zu fertigende Bauteil eine hierfür ausreichende/entsprechende Bauteildicke aufweist.

Nach dem Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Flöchsttemperatur kann die Temperatur der Bauplattform zum Beispiel auf der vorgegebenen Bauplattform- Flöchsttemperatur gehalten werden. Dies kann zu einem gewissen Abfall der

Temperatur an der Baufeldoberfläche für die verbleibenden, aufzutragenden Schichten führen (verglichen mit einer Temperatur der Baufeldoberfläche für die Schichten vor Erreichen der Bauplattform-Flöchsttemperatur bzw. während des Anstiegs der

Bauplattformtemperatur; für besonders dicke Bauteile kann die

Baufeldoberflächentemperatur für später aufgebrachte Bauteil-Schichten aufgrund des dazwischen angeordneten Schichtenverbunds dabei im Wesentlichen bis auf Umgebungstemperatur abfallen), was sich in der Praxis jedoch als hinnehmbar erwiesen hat im Hinblick auf eine zweckmäßige Behandlungsmittel-Auftragsumgebung (zudem könnte bei Bedarf auch zusätzlich von oben geheizt werden, zum Beispiel mittels eines Infrarotstrahlers). Hierdurch kann ein Aushärten des Bauteils weiter begünstigt werden.

Die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur kann zum Beispiel in einem Bereich von 180-320°C, zum Beispiel 200-300°C, zum Beispiel 220-280°C, zum Beispiel 240- 260°C, liegen und/oder in Abhängigkeit von dem Behandlungsmittel und/oder dem Partikelmaterial gewählt sein/werden. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer dem 3D-Drucker über eine entsprechende Benutzerschnittstelle eine entsprechende Bauplattform-Höchsttemperatur vorgeben kann, zum Beispiel durch Eingabe oder Auswahl der Temperatur oder durch Eingabe oder Auswahl eines Behandlungsmittels oder einer Materialpaarung etc. Die vorgegebene Bauplattform- Höchsttemperatur kann zum Beispiel auch voreingestellt sein. Die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur kann zum Beispiel ein konstanter Wert sein, und zum Beispiel 250°C betragen.

Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht kann (infolge des Heizens des Schichtenverbunds mittels der Heizvorrichtung) zum Beispiel auf eine Temperatur kleiner oder gleich 70°C (zum Beispiel kleiner oder gleich 65°C, zum Beispiel kleiner oder gleich 60°C, zum Beispiel kleiner oder gleich 55°C) eingestellt werden, zum Beispiel während (der Durchführung) des gesamten Verfahrens und/oder während des gesamten Aufbauens des Bauteils, d.h. zum Beispiel bis zum Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur durch die Bauplattform-Temperatur und auch danach (während einem Halten der Bauplattform-Temperatur auf der Höchsttemperatur). Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht kann (infolge des Heizens des Schichtenverbunds mittels der Heizvorrichtung) zum Beispiel auf eine Temperatur in einem Bereich von 30-70°C, zum Beispiel 35- 65°C, zum Beispiel 40-60°C, zum Beispiel 45-55°C, eingestellt werden, (zumindest) solange die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur nicht erreicht ist / bis zum Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur. Anschließend, d.h. nach Erreichen der Bauplattform-Höchsttemperatur, kann es wie oben beschrieben zu einem Abfall der Oberflächentemperatur kommen (trotz weiteres Heizens mittels der

Heizvorrichtung bei vorgegebener Bauplattform-Höchsttemperatur), infolge des Aufbringens von frischen Schichten und aufgrund der zunehmenden Dicke des

Schichtenverbunds, und letztendlich auch zu einem Verlassen des besagten Bereichs. Zum Beispiel kann die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht auf eine im Wesentlichen konstante Temperatur eingestellt werden, solange die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur nicht erreicht ist. Die

Oberflächentemperatur kann zum Beispiel eine in Abhängigkeit von dem

Behandlungsmittel gewählte Temperatur sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann hierzu zum Beispiel im Vorfeld, zum Beispiel experimentell, ein geeigneter Verlauf der Bauplattform-Temperatur bzw. von deren Anstieg ermittelt werden, um obige Einstellung der Oberflächentemperatur in dem Bereich zu erzielen. Die Bauplattform-Temperatur kann dann zur Herstellung des Bauteils gemäß dem/auf den ermittelten Verlauf gesteuert werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Einstellen der Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht zum Beispiel mittels einer

Temperaturregelung (durch die Heizvorrichtung) unter Anwendung einer

Sollwertvorgabe für die Oberflächentemperatur erfolgen, solange die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur nicht erreicht ist. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer dem 3D-Drucker (vor dem Start des Baujobs) über eine

entsprechende Benutzerschnittstelle einen entsprechenden Oberflächentemperatur- Sollwert vorgeben kann, zum Beispiel durch Eingabe oder Auswahl der Temperatur oder durch Eingabe oder Auswahl eines Behandlungsmittels (für das eine

entsprechende Sollwerttemperatur hinterlegt ist). Der vorgegebene

Oberflächentemperatur-Sollwert kann zum Beispiel auch voreingestellt sein. Es kann also zum Beispiel - solange die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur nicht erreicht ist - die Oberflächentemperatur (=Baufeldtemperatur) auf eine vorgegebene Sollwerttemperatur geregelt werden, unter Verwendung der Heizvorrichtung der

Bauplattform, wobei die Temperatur der Bauplattform während des Aufbauens des Bauteils infolge/für den Zweck besagter Temperaturregelung in Richtung der

vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur ansteigt. Hierzu kann zum Beispiel für jede aufgebrachte Bauteil-Schicht (oder zum Beispiel für jede zweite oder dritte aufgebrachte Bauteil-Schicht) ein oder mehrmals ein Abgleich der

Oberflächentemperatur mit dem Sollwert und im Anschluss ein zu dem Abgleich korrespondierendes Einstellen der Heizleistung erfolgen. Nach Erreichen der Bauplattform-Höchsttemperatur kann die Temperaturregelung dann zum Beispiel eingestellt werden und die Bauplattformtemperatur auf der Bauplattform- Höchsttemperatur gehalten werden. Auch wenn in der Folge ein Absinken der

Oberflächentemperatur zu erwarten ist, aufgrund der konstanten

Bauplattformtemperatur und des weiteren Ablegens von Schichten, kann die

Oberflächentemperatur weiter ermittelt werden, um bei einem Überschreiten des Sollwerts und/oder eines kritischen Werts entsprechend eingreifen zu können bzw. entsprechende Maßnahmen ergreifen zu können. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, den Eintrag an Wärme in den Schichtenverbund insofern besonders hoch zu gestalten, da bis zum Erreichen der Bauplattform-Höchsttemperatur ein durch geeignete Sollwertwahl eingestellter hoher Wärmeeintrag gewährleistet ist, der jedoch eine Beschädigung von zum Beispiel dem Druckkopf vermeidet.

Zum Beispiel können bei dem Verfahren die Oberflächentemperatur von mindestens einem ersten Temperatursensor erfasst/überwacht werden (dies kann zum Beispiel für jede aufgebrachte Bauteil-Schicht oder zum Beispiel für jede zweite oder dritte aufgebrachte Bauteil-Schicht erfolgen, zum Beispiel jeweils ein oder mehrmals) und/oder die Temperatur der Bauplattform von mindestens einem zweiten

Temperatursensor erfasst/überwacht werden. Der zweite Temperatursensor kann zum Beispiel einen PTC aufweisen oder von einem solchen gebildet sein. Der zweite Temperatursensor kann zum Beispiel an oder in der Bauplattform vorgesehen sein, zum Beispiel an der Bauplattformunterseite. Der erste Temperatursensor kann zum Beispiel einen Infrarotsensor aufweisen oder von einem solchen gebildet sein. Der erste Temperatursensor kann zum Beispiel über dem Baufeld vorgesehen und diesem zugewandt sein.

Zum Beispiel können bei dem Verfahren ein von dem ersten Temperatursensor erfasster erster Temperaturwert mit der Sollwertvorgabe verglichen werden und/oder ein von dem zweiten Temperatursensor erfasster zweiter Temperaturwert mit der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur verglichen werden. Zum Beispiel kann basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs ein EinstellenA/erstellen der Heizleistung der Heizvorrichtung erfolgen.

Zum Beispiel können bei dem Verfahren die Bauplattform fluidundurchlässig

ausgebildet sein und/oder das Erwärmen der aufgebrachten Schichten aus losem Partikelmaterial in Abwesenheit eines (Wärme-)Fluidstroms erfolgen und/oder das Erwärmen der aufgebrachten Schichten aus losem Partikelmaterial in Abwesenheit einer über der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht vorgesehenen Heizvorrichtung erfolgen.

Zum Beispiel kann bei dem Verfahren die Heizvorrichtung an, zum Beispiel auf, und/oder in der Bauplattform angeordnet sein. Die Heizvorrichtung kann zum Beispiel eingerichtet sein, um die Bauplattform flächendeckend, d.h. im Wesentlichen die gesamte Oberfläche davon, zu erwärmen, insbesondere gleichmäßig.

Zum Beispiel können bei dem Verfahren das flüssige Behandlungsmittel ein

organisches Bindemittel, zum Beispiel ein Phenol-basiertes Bindemittel, zum Beispiel ein Phenolharz, oder ein Furan-basiertes Bindemittel, zum Beispiel ein Furanharz, oder ein anorganisches Bindemittel, zum Beispiel ein Wasserglas-basiertes Bindemittel, zum Beispiel ein Wasserglas, aufweisen, und/oder das Partikelmaterial Sandpartikel und/oder Salzpartikel und/oder Metallpartikel aufweisen, und/oder das Bauteil ein Gießkern und/oder eine Gießform sein.

Zum Beispiel kann bei dem Verfahren die Bauplattform nach Fertigstellung des mindestens einen Bauteils für eine vorgegebene Zeitdauer auf der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur gehalten werden, zum Beispiel vor dem Entpacken des Bauteils, also während das gefertigte Bauteil, das aus den verfestigten/behandelten Teilbereichen gebildet ist, von dem losem, nicht-verfestigtem Partikelmaterial umgeben ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein 3D-Drucker aufweisen

eine Bauplattform, die mit einer Heizvorrichtung versehen ist,

einen Beschichter zum Aufbringen einer Schicht aus losem Partikelmaterial auf die Bauplattform,

einen Druckkopf zum Ausgeben eines flüssigen Behandlungsmittels auf einen Teilbereich einer zuletzt aufgebrachten Schicht aus losem Partikelmaterial, und

eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um das oben beschriebene Verfahren auszuführen. D.h., die Steuervorrichtung kann zum Beispiel eingerichtet sein, um die Bauplattform, inkl. Heizvorrichtung, den Beschichter und den Druckkopf entsprechend anzusteuern, so dass diese das oben beschriebene Verfahren ausführen. Der 3D-Drucker kann zum Beispiel ferner aufweisen:

einen ersten Temperatursensor zum Erfassen einer Oberflächentemperatur der zuletzt aufgebrachten Schicht und/oder

einen zweiten Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der

Bauplattform. Der erste und der zweite Temperatursensor können zum Beispiel mit der Steuervorrichtung in Verbindung stehen.

Bei dem 3D-Drucker können zum Beispiel die Bauplattform fluidundurchlässig ausgebildet sein und/oder die Heizvorrichtung an, zum Beispiel auf, und/oder in der Bauplattform angeordnet sein.

Beispielgebende, aber nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein (schematisches) Diagramm eines Temperaturverlaufs der

Bauplattformtemperatur gemäß einer ersten Ausführungsform, wie er in einem erfindungsgemäßen Verfahren auftreten kann.

Figur 2 zeigt ein (schematisches) Diagramm eines Temperaturverlaufs der

Bauplattformtemperatur gemäß einer zweiten Ausführungsform, wie er in einem erfindungsgemäßen Verfahren auftreten kann.

Figur 3 zeigt ein (schematisches) Diagramm eines Temperaturverlaufs der

Bauplattformtemperatur gemäß einer dritten Ausführungsform, wie er in einem erfindungsgemäßen Verfahren auftreten kann.

Figur 4 zeigt ein (schematisches) Diagramm eines Temperaturverlaufs der

Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht gemäß einer vierten Ausführungsform, wie er in einem erfindungsgemäßen Verfahren auftreten kann.

Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Steuersequenz gemäß einer fünften

Ausführungsform.

Figur 6 zeigt einen 3D-Drucker gemäß einer sechsten Ausführungsform. In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.

Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in

einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden

Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.

In den Figuren 1 bis 3 ist auf der horizontalen Achse die Zeit t und auf der vertikalen Achse die Temperatur T der Bauplattform aufgetragen. In der Figur 4 ist auf der horizontalen Achse die Zeit t und auf der vertikalen Achse die Temperatur T der

Oberfläche der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht aufgetragen.

Ein Verfahren zum Fierstellen mindestens eines Bauteils im 3D-Druck auf einer

Bauplattform, die mit einer Fleizvorrichtung versehen ist, kann die folgenden Schritte aufweisen: (1 ) Aufbringen einer Schicht aus losem Partikelmaterial auf die Bauplattform, (2) Erwärmen der aufgebrachten Schicht aus losem Partikelmaterial mittels der

Fleizvorrichtung der Bauplattform, (3) Ausgeben eines flüssigen Behandlungsmittels auf einen Teilbereich der erwärmten Schicht aus losem Partikelmaterial (gemäß einem Schnitt des zu fertigenden Bauteils), (4) Wiederholen der Schritte (1 ) bis (3), um das mindestens eine Bauteil aufzubauen. Das Erwärmen mit der Fleizvorrichtung der Bauplattform kann derart durchgeführt werden, dass eine Temperatur der Bauplattform TBP während des Aufbauens des Bauteils in Richtung einer vorgegebenen

Bauplattform-Flöchsttemperatur T _ßp .max ansteigt, wodurch eine Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF eingestellt wird, zum Beispiel auf einen bestimmten Wert bzw. auf einen bestimmten Temperaturbereich (d.h. , die

Oberflächentemperatur wird dadurch in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten). Wie in Figur 1 gezeigt, kann die Temperatur der Bauplattform TBP zum Beispiel linear (zum Beispiel mit einer konstanten Temperaturänderungsrate) ansteigen.

Wie in Figur 2 gezeigt, kann die Temperatur der Bauplattform TBP zum Beispiel stufenförmig bzw. stufenweise ansteigen. Die Temperatur der Bauplattform TBP kann zum Beispiel zunächst für eine erste Zeitdauer auf einer ersten Temperatur gehalten werden und anschließend für eine zweite Zeitdauer auf einer zweiten, erhöhten

Temperatur gehalten werden, usw.

Wie in Figur 3 gezeigt, kann die Temperatur der Bauplattform TBP zum Beispiel kurvenförmig ansteigen. Die Temperaturverlaufskurve kann zum Beispiel einen

Temperaturverlauf aufweisen, bei dem die Temperaturänderungsrate geringer wird, wenn sich die Bauplattformtemperatur TBP der Bauplattform-Flöchsttemperatur Tßp.max annähert.

Es versteht sich, dass zu den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Temperaturverläufen der Bauplattformtemperatur alternative Verläufe möglich sind. Zum Beispiel kann die Bauplattformtemperatur für eine erste Zeitdauer mit einer ersten

Temperaturänderungsrate linear ansteigen und anschließend für eine zweite Zeitdauer mit einer zweiten Temperaturänderungsrate linear ansteigen. Zum Beispiel kann der Temperaturverlauf eine Temperaturverlaufskurve haben, bei dem die

Temperaturänderungsrate größer wird, wenn sich die Bauplattformtemperatur TBP der Bauplattform-Flöchsttemperatur TBP, max annähert.

Der Temperaturverlauf der Bauplattformtemperatur kann zum Beispiel vor der

Durchführung des 3D-Druck-Verfahrens (zum Beispiel experimentell) ermittelt und so eingestellt werden (unter Verwendung der Fleizvorrichtung), dass eine

Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF auf einen vorgegebenen (zum Beispiel im Wesentlichen konstanten) Temperaturwert oder einen entsprechenden Bereich eingestellt wird. Der vorgegebene Temperaturwert oder - bereich kann zum Beispiel abhängig von dem flüssigen Behandlungsmittel gewählt sein. Der vorgegebene Temperaturwert kann zum Beispiel so gewählt sein, dass ein Druckkopf des 3D-Druckers, aus dem das flüssige Behandlungsmittel ausgegeben wird, nicht beschädigt oder beeinträchtigt wird (zum Beispiel durch ein Verkleben der

Druckmodulöffnungen durch Verdampfen eines Lösemittelanteils). Wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, kann die Temperatur der Bauplattform TBP zum Beispiel bis zum Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max erwärmt werden.

Wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, kann die Temperatur der Bauplattform TBP zum Beispiel nach dem Erreichen der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max auf der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max gehalten werden.

Die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur kann zum Beispiel in einem Bereich von 100-320°C, zum Beispiel 125-250°C, zum Beispiel 150-200°C, liegen. Die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur kann zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Behandlungsmittel und/oder dem Partikelmaterial gewählt sein.

Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF kann zum Beispiel auf eine Temperatur in einem Bereich von 30-70°C, zum Beispiel 30-60°C, zum Beispiel 30-50°C, zum Beispiel 30-40°C, zum Beispiel 35°C, eingestellt

werden/sein, zumindest solange die vorgegebene Bauplattform-Höchsttemperatur TBP _, max nicht erreicht ist. Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF kann dabei zum Beispiel auf eine (im Wesentlichen) konstante Temperatur eingestellt werden, sie kann sich aber auch in einem der genannten oder

beanspruchten Bereiche bewegen / schwanken. Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF kann zum Beispiel in Abhängigkeit von dem

Behandlungsmittel eingestellt werden.

Das Einstellen der Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF über den Temperaturverlauf der Heizvorrichtung kann zum Beispiel mittels einer Steuerung erfolgen, indem die Heizvorrichtung entsprechend einem vorab ermittelten Temperaturverlauf betrieben wird.

Alternativ kann das Einstellen der Oberflächentemperatur zum Beispiel mittels einer Temperaturregelung unter Anwendung einer Sollwertvorgabe für die

Oberflächentemperatur erfolgen, zum Beispiel bis die vorgegebene Bauplattform- Höchsttemperatur TBP _, max erreicht ist. Dann ergibt sich der Temperaturverlauf der Bauplattformtemperatur aus der Regelung der Oberflächentemperatur. Wie in Figur 4 gezeigt, kann die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF auf einen Sollwert für die Oberflächentemperatur TOF. _SO II eingestellt werden. Dies kann zum Beispiel mittels der Temperaturregelung erfolgen. Alternativ kann zum Beispiel der Temperaturverlauf der Bauplattformtemperatur so eingestellt/gesteuert werden, dass die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF dem Sollwert für die Oberflächentemperatur TOF. _SO II (im Wesentlichen) entspricht.

Wie in Figur 4 gezeigt, kann die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt

aufgebrachten Schicht TOF bis auf den Sollwert für die Oberflächentemperatur TOF, soii ansteigen und dann bei diesem Sollwert gehalten werden. Wenn eine gewisse Dicke bzw. Flöhe der aufgebrachten Schichten erreicht ist und/oder die vorgegebene

Bauplattform-Flöchsttemperatur T _ßp.max erreicht ist, kann es (bei fortgesetztem

Schichtauftrag) zu einer Verringerung der Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF kommen, da die von der Bauplattform abgegebene

Wärmemenge dann zu gering sein kann, um die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF auf dem Sollwert zu halten.

Die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht TOF kann zum Beispiel von mindestens einem ersten Temperatursensor erfasst werden. Die

Temperatur der Bauplattform TBP kann zum Beispiel von mindestens einem zweiten Temperatursensor erfasst werden. Siehe zum Beispiel Figur 6.

Der erste Temperatursensor kann zum Beispiel ein Infrarotsensor sein. Der erste Temperatursensor kann zum Beispiel im Wesentlichen die Oberflächentemperatur des gesamten Baufelds erfassen bzw. einen Mittelwert oder Maximalwert davon. Der erste Temperatursensor kann zum Beispiel die Oberflächentemperatur eines bestimmten Abschnitts des Baufelds erfassen, wobei der Abschnitt zum Beispiel eine Fläche von 20% oder weniger (zum Beispiel 10% oder weniger, zum Beispiel 5% oder weniger) der gesamten Fläche des Baufelds umfasst. Es können zum Beispiel auch mehrere erste Temperatursensoren vorgesehen sein, die jeweils eine Temperatur eines

vorgegebenen Teilbereichs der Baufeldoberfläche erfassen, wobei zum Beispiel ein Mittelwert oder Maximalwert der erfassten Temperaturwerte als Oberflächentemperatur verwendet werden kann. Der zweite Temperatursensor kann zum Beispiel mindestens einen PTC-Widerstand aufweisen. Es können zum Beispiel mehrere zweite Temperatursensoren vorgesehen sein, die jeweils eine Temperatur einer vorgegebenen Position der Bauplattform erfassen, wobei zum Beispiel ein Mittelwert oder Maximalwert der erfassten

Temperaturwerte als Bauplattformtemperatur verwendet werden kann.

Ein von dem ersten Temperatursensor erfasster erster Temperaturwert TOF kann zum Beispiel mit der Sollwertvorgabe TOF. _SO II verglichen werden (im Falle einer Regelung).

Ein von dem zweiten Temperatursensor erfasster zweiter Temperaturwert TBP kann zum Beispiel mit der vorgegebenen Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max verglichen werden.

Wie in Figur 5 gezeigt, können im Rahmen einer Regelung zum Beispiel zunächst der Sollwert für die Oberflächentemperatur T _OF.SOII und die Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max eingestellt bzw. vorgegeben werden, zum Beispiel in Abhängigkeit von dem verwendeten Bindemittelsystem und/oder Partikelmaterial. Die Temperatur der

Bauplattform TBP kann dann in dem Verfahren zum Beispiel mit dem zweiten

Temperatursensor ermittelt werden. Die ermittelte Bauplattformtemperatur TBP kann dann mit der Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, verglichen werden. Wenn die ermittelte Bauplattformtemperatur TBP gleich der Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max ist (oder größer), kann die Bauplattformtemperatur TBP im weiteren Verlauf des

Verfahren zum Beispiel auf der Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max gehalten werden. Wenn die ermittelte Bauplattformtemperatur TBP größer als die Bauplattform- Höchsttemperatur TBP, ist, kann die Bauplattformtemperatur TBP zum Beispiel auf die Bauplattform-Höchsttemperatur T _ßp.max verringert werden und dann bei der

Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, gehalten werden. Wenn die ermittelte

Bauplattformtemperatur TBP kleiner als die Bauplattform-Höchsttemperatur TBP, max ist, kann die Oberflächentemperatur der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht T _OF zum Beispiel mit dem ersten Temperatursensor ermittelt werden. Die ermittelte

Oberflächentemperatur T _OF kann dann mit dem Sollwert für die Oberflächentemperatur TO _{F, soii} verglichen werden. Wenn die ermittelte Oberflächentemperatur TO _F kleiner als der Sollwert für die Oberflächentemperatur T _OF.SOII ist, kann zum Beispiel die

Bauplattformtemperatur TBP erhöht werden. Wenn die ermittelte Oberflächentemperatur TOF gleich dem Sollwert für die Oberflächentemperatur TOF, soii ist, kann zum Beispiel die Bauplattformtemperatur TBP gehalten werden. Wenn die ermittelte

Oberflächentemperatur TOF größer als der Sollwert für die Oberflächentemperatur T OF. _SO II ist, kann zum Beispiel die Bauplattformtemperatur TBP verringert werden.

Die Bauplattform kann zum Beispiel fluidundurchlässig ausgebildet sein. Das Erwärmen der aufgebrachten Schichten aus losem Partikelmaterial kann zum Beispiel in

Abwesenheit eines Fluidstroms erfolgen. Das Erwärmen der aufgebrachten Schichten aus losem Partikelmaterial kann zum Beispiel in Abwesenheit einer über der jeweils zuletzt aufgebrachten Schicht vorgesehenen Heizvorrichtung erfolgen.

Die Heizvorrichtung (der Bauplattform) kann zum Beispiel eine elektrische

Heizvorrichtung sein und an und/oder in der Bauplattform angeordnet sein.

Das flüssige Behandlungsmittel kann zum Beispiel ein organisches Bindemittel sein, zum Beispiel ein Phenol-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Phenolharz) oder ein Furan-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Furanharz). Das flüssige

Behandlungsmittel kann zum Beispiel ein anorganisches Bindemittel sein, zum Beispiel ein Wasserglas-basiertes Bindemittel (zum Beispiel ein Wasserglas).

Die Bauplattformtemperatur kann zum Beispiel nach Fertigstellung des mindestens einen Bauteils für eine vorgegebene Zeitdauer auf der vorgegebenen Bauplattform- Höchsttemperatur gehalten werden, bevor das Bauteil entpackt wird. Nach dem

Entpacken kann das Bauteil bei Bedarf weiter ausgehärtet werden.

Ein 3D-Drucker kann zum Beispiel aufweisen eine (zum Beispiel höhenverstellbare) Bauplattform, die mit einer Heizvorrichtung versehen ist, einen Beschichter zum

Aufbringen einer Schicht aus losem Partikelmaterial auf die Bauplattform, einen

Druckkopf zum Ausgeben eines flüssigen Behandlungsmittels auf einen Teilbereich einer zuletzt aufgebrachten Schicht aus losem Partikelmaterial, und eine

Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, um das oben beschriebene Verfahren auszuführen.

Wie in Figur 6 gezeigt, kann der 3D-Drucker zum Beispiel mindestens einen ersten Temperatursensor zum Erfassen einer Oberflächentemperatur der zuletzt

aufgebrachten Schicht aus losem Partikelmaterial TOF und/oder mindestens einen zweiten Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Bauplattform TBP aufweisen. Der erste und/oder zweite Temperatursensor können zum Beispiel wie oben beschrieben ausgebildet sein.

Die Bauplattform kann zum Beispiel fluidundurchlässig ausgebildet sein. Die

Heizvorrichtung kann zum Beispiel an und/oder in der Bauplattform angeordnet sein.