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    Patents

    1. Advanced Patent Search
    Publication numberDE102005056260 B4
    Publication typeGrant
    Application numberDE200510056260
    Publication dateDec 18, 2008
    Filing dateNov 25, 2005
    Priority dateNov 25, 2005
    Also published asCA2630476A1, CA2630476C, DE102005056260A1, DE502006008778D1, EP1951505A1, EP1951505B1, US7799253, US20090004380, WO2007059743A1
    Publication number0510056260, 200510056260, DE 102005056260 B4, DE 102005056260B4, DE 2005/10056260 B4, DE-B4-102005056260, DE0510056260, DE102005056260 B4, DE102005056260B4, DE2005/10056260B4, DE200510056260
    InventorsRainer Höchsmann, Stefan HÜHN, Bernd Krabler, Alexander Müller, Frank Sonntag, Martin Stachulla
    ApplicantPrometal Rct Gmbh
    Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
    External Links: DPMA, Espacenet
    Verfahren und Vorrichtung zum flächigen Auftragen von fließfähigem Material Method and device for planar application of flowable material translated from German
    DE 102005056260 B4
    Abstract  translated from German
    Verfahren zum flächigen Auftragen von fließfähigem Partikelmaterial in einzelnen übereinander liegenden Schichten auf eine Unterlage, um ein dreidimensionales Objekt durch selektives Verfestigen der aufeinander folgenden Schichten herzustellen, bei welchem Verfahren aus einem Vorlagevorrat, der in einen Vorlagebehälter (24) eingefüllt ist, das fließfähige Partikelmaterial in einen langgestreckten, im Querschnitt trichterförmigen Dosierschacht (30) über dessen gesamte Länge hin eingefüllt wird, der Dosierschacht (30) über die Unterlage hinweg hin- und herbewegt wird und das eingefüllte Partikelmaterial während der Bewegung aus einem Schlitz an der Unterseite des Dosierschachts (30) in einer kontinuierlichen Schicht nach unten ausgetragen und gleichmäßig verteilt wird, wobei A method for the surface coating of flowable particulate material in individual superimposed layers to a substrate to produce a three-dimensional object by selective solidification of the successive layers, in which method a template storage that in a receiving vessel (24) is introduced, the flowable particulate material in an elongated funnel-shaped in cross-section metering shaft (30) is filled over its entire length, the metering shaft (30) is reciprocated across the base and the charged particulate matter during the movement out of a slot on the underside of the metering shaft (30) discharged in a continuous layer down and is evenly distributed, with
    – der Vorlagevorrat aus fließfähigem Partikelmaterial in dem Vorlagebehälter (24) mittels einer Verteilvorrichtung (22) gleichmäßig vorverteilt wird, - The original stock of flowable particulate matter in the original container (24) is pre-distributed evenly by means of a distributor (22)
    – der Vorlagebehälter (24) zusammen mit dem Dosierschacht (30) über die Unterlage hinwegbewegt wird und - The receiving container (24) is moved away together with the metering shaft (30) on the base and
    – der Dosierschacht (30) aus dem Vorlagevorrat während der Bewegung derart mit fließfähigem Partikelmaterial befüllt wird, dass die... - The metering shaft (30) is so filled from the original stock during the movement of flowable particulate material that ...
    Claims(10)  translated from German
    1. Verfahren zum flächigen Auftragen von fließfähigem Partikelmaterial in einzelnen übereinander liegenden Schichten auf eine Unterlage, um ein dreidimensionales Objekt durch selektives Verfestigen der aufeinander folgenden Schichten herzustellen, bei welchem Verfahren aus einem Vorlagevorrat, der in einen Vorlagebehälter ( A method for the surface coating of flowable particulate material in individual superimposed layers to a substrate to produce a three-dimensional object by selective solidification of the successive layers, in which method a template storage that in a receiving vessel ( 24 24 ) eingefüllt ist, das fließfähige Partikelmaterial in einen langgestreckten, im Querschnitt trichterförmigen Dosierschacht ( ) Is introduced, the flowable particulate material into an elongated funnel-shaped in cross-section metering shaft ( 30 30 ) über dessen gesamte Länge hin eingefüllt wird, der Dosierschacht ( ) Is filled over its entire length, the metering shaft ( 30 30 ) über die Unterlage hinweg hin- und herbewegt wird und das eingefüllte Partikelmaterial während der Bewegung aus einem Schlitz an der Unterseite des Dosierschachts ( ) Is reciprocated across the base and the charged particulate matter during the movement out of a slot on the underside of the metering shaft ( 30 30 ) in einer kontinuierlichen Schicht nach unten ausgetragen und gleichmäßig verteilt wird, wobei – der Vorlagevorrat aus fließfähigem Partikelmaterial in dem Vorlagebehälter ( ) Is discharged in a continuous layer down and evenly distributed, - the original stock of flowable particulate matter in the feed tank ( 24 24 ) mittels einer Verteilvorrichtung ( ) By a distributor ( 22 22 ) gleichmäßig vorverteilt wird, – der Vorlagebehälter ( ) Is pre-distributed evenly - the original container ( 24 24 ) zusammen mit dem Dosierschacht ( ) Together with the metering shaft ( 30 30 ) über die Unterlage hinwegbewegt wird und – der Dosierschacht ( ) Is moved over the surface and - the metering shaft ( 30 30 ) aus dem Vorlagevorrat während der Bewegung derart mit fließfähigem Partikelmaterial befüllt wird, dass die Füllhöhe in dem Dosierschacht ( ) Is so filled from the original stock during the movement of flowable particulate material that the filling level in the metering ( 30 30 ) konstant bleibt. ) Remains constant.
    2. Auftragevorrichtung ( Applicator ( 20 20 ) zum flächigen Auftragen von fließfähigem Partikelmaterial in einzelnen übereinander liegenden Schichten auf eine Unterlage, wobei die Auftragevorrichtung über die Unterlage hinweg hin- und herbewegbar ist und einen langgestreckten Dosierschacht ( ) For the flat application of free-flowing particulate material in individual superimposed layers to a substrate, wherein the applicator over the substrate back and forth across and an elongate metering shaft ( 30 30 ) mit untenliegender schlitzförmiger Austragsöffnung, aus welcher das fließfähige Partikelmaterial während der Bewegung der Auftragevorrichtung ( ) With lower side of slit-shaped discharge opening from which the flowable particulate material during the movement of the applicator ( 20 20 ) als kontinuierliche Schicht austragbar ist, und oberhalb des Dosierschachts ( ) Can be discharged as a continuous layer, and above the metering shaft ( 30 30 ) einen nach oben offenen Vorlagebehälter ( ) An upwardly open storage container ( 24 24 ) aufweist, wobei – der Vorlagebehälter ( ), Where - the original container ( 24 24 ) eine Verteilvorrichtung ( ) A distribution ( 22 22 ) zum gleichmäßigen Vorverteilen des in den Vorlagebehälter eingefüllten Partikelmaterials innerhalb des Vorlagebehälters aufweist und – aus dem Vorlagebehälter das eingefüllte Material derart dosiert in den Dosierschacht ( ) For uniform predispensing of charged particles in the original container material within the storage container and - from the reservoir, the filled material introduced so in the metering shaft ( 30 30 ) zuführbar ist, dass im Dosierschacht ( ) Can be fed, that, in the metering shaft ( 30 30 ) während des Austrags des Partikelmaterials eine vorbestimmte konstante Füllhöhe erhalten bleibt. ) Remains a predetermined constant filling height during discharge of the particulate material.
    3. Auftragevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Vorlagebehälter ( The applicator of claim 2, wherein the receiving vessel ( 24 24 ) oberhalb des Dosierschachts ( ) Above the metering shaft ( 30 30 ) angeordnet ist und entlang eines untenliegenden Schlitzes ( Is located) and along a underlying slot ( 26 26 ) in den Dosierschacht ( ) In the metering shaft ( 30 30 ) einmündet. ) Opens.
    4. Auftragevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, an der ferner eine Schwingvorrichtung ( The applicator of claim 2 or 3, in which further comprises a vibrating device ( 40 40 ) vorgesehen ist, von welcher wenigstens eine Wand des Vorlagebehälters ( ) Is provided, of which at least one wall of the receiving vessel ( 24 24 ) und/oder des Dosierschachts ( ) And / or of the metering shaft ( 30 30 ) in Schwingungen versetzt wird. ) Is vibrated.
    5. Auftragevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Vorlagebehälter ( Applicator according to any one of claims 2 to 4, wherein the receiving vessel ( 24 24 ) und/oder der Dosierschacht ( ) And / or of the metering shaft ( 30 30 ) einen trichterförmigen, nach unten enger werdenden Querschnitt aufweist. ) Has a funnel-shaped, narrow down expectant cross section.
    6. Auftragevorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei der Schlitz ( The applicator according to claim 3 or 5, wherein the slot ( 26 26 ) unterhalb der vorbestimmten Füllhöhe des Dosierschachts ( ) Is below the predetermined filling height of the metering shaft ( 30 30 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
    7. Auftragevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Schlitz ( The applicator according to one of claims 3 to 5, wherein the slot ( 26 26 ) zwischen einer Walze ( ) Between a roll ( 27 27 ) und dem Boden des Vorlagebehälters ( ) And the bottom of the receptacle ( 24 24 ) oder zwischen einer Wand des Vorlagebehälters ( ) Or between a wall of the receptacle ( 24 24 ) und einem am Boden des Vorlagebehälters angeordneten Förderband ( ) And one at the bottom of the receptacle disposed conveyor belt ( 28 28 ) ausgebildet ist. ) Is formed.
    8. Auftragevorrichtung nach einem der Anspruch 3 bis 7, wobei der Boden des Vorlagebehälters ( The applicator according to one of claim 3 to 7, wherein the bottom of the receiving vessel ( 24 24 ) zu dem Schlitz hin schräg abfällt. ) To the slot drops down diagonally.
    9. Auftragevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der Vorlagebehälter ( Applicator according to any one of claims 2 to 8, wherein the receiving vessel ( 24 24 ) aus einem stationären Materialvorratsbehälter ( ) Of a stationary material reservoir ( 10 10 ) befüllbar ist, der ein Ventil ( Is) can be filled, a valve ( 12 12 ) aufweist, von dem die Beschickung des Vorlagebehälters ( ), Of which the charging of the charging container ( 24 24 ) der Auftragevorrichtung ( ) Of the applicator ( 20 20 ) kontrolliert wird. ) Is controlled.
    10. Auftragevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei der stationäre Materialvorratsbehälter ( The applicator of any one of claims 2 to 8, wherein the stationary material reservoir ( 10 10 ) ein Förderband oder eine Förderschnecke zum Fördern des fließfähigen Materials in den Vorlagebehälter ( ) A conveyor belt or a conveyor worm for conveying the flowable material into the feed container ( 24 24 ) der Auftragevorrichtung ( ) Of the applicator ( 20 20 ) aufweist. ) Has.
    Description  translated from German
    • [0001] [0001]
      Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum flächigen Auftragen von fließfähigem Material, insbesondere Partikelmaterial, in einzelnen übereinanderliegenden Schichten auf eine Unterlage. The invention relates to methods and apparatus for the surface application of flowable material, particularly particulate material, in individual superimposed layers to a substrate.
    • [0002] [0002]
      Üblicherweise werden derartige Verfahren und Vorrichtungen verwendet, um schichtweise dreidimensionale Objekte zu erstellen. Typically, such methods and apparatus are used in layers to create three-dimensional objects. Hierbei wird ein dreidimensionales Objekt durch selektives Verfestigen von aufeinanderfolgenden Schichten eines pulverförmigen Materials an den entsprechenden Stellen eines jeweiligen Querschnitts des Objekts zum Beispiel durch selektives Auftragen eines Bindemittels auf die jeweilige Schicht und das Verfestigen des Bindemittels, durch Einbringen eines Bindemittels in die jeweilige Schicht und selektives Verfestigen des Bindemittels, oder durch selektive Einwirkung eines Laserstrahls auf die jeweilige Schicht hergestellt. Here, a three-dimensional object by selectively solidifying successive layers of a powdery material at the corresponding points of each cross section of the object, for example, by selectively applying a binder to the respective layer and the solidifying of the binder, by incorporating a binder in the respective layer, and selectively solidifying the binder, or by selective action of a laser beam on each layer.
    • [0003] [0003]
      Solche Verfahren sind beispielsweise aus Such methods are, for example, WO 2005/089090 A2 WO 2005/089090 A2 oder auch or even US 2005/0015175 A1 US 2005/0015175 A1 bekannt. known. Auch in Also in DE 102 16 013 A1 DE 102 16 013 A1 und and DE 100 47 614 C2 DE 100 47 614 C2 sind Vorrichtungen und Verfahren zum schichtweisen Auftragen eines fließfähigen Materials zum Erzeugen von dreidimensionalen Objekten beschrieben. are described apparatus and methods for applying a laminar-flowing material for producing three-dimensional objects.
    • [0004] [0004]
      Aus der From the WO 00/78485 A2 WO 00/78485 A2 ist eine Beschichtungseinrichtung zum flächigen Auftragen von fließfähigem Material in einzelnen Schichten übereinander auf eine Unterlage bekannt. one above the other is known to a substrate a coating device for the surface coating of flowable material in the individual layers. Wie aus As from 4 4 ersichtlich, weist die Beschichtungseinrichtung can be seen, the coating device 3 3 einen Dosierschacht, der über die Unterlage hinweg hin und her verfahrbar ist, mit zwei in einem Abstand voneinander befindlichen Wänden a metering shaft, which is moved back and forth over the substrate of time, with two located at a distance from each other walls 4 4 , . 5 5 auf, welche sich über die gesamte Breite der Unterlage hin, auf welche die Schichten aufgetragen werden, erstrecken und zwischen einander einen oben und unten offenen Schacht on which over the entire width of the substrate towards to which the layers are applied, and extending between them a top and bottom open shaft 6 6 bilden. make up. An ihrem der Unterlage At its base the 1 1 benachbarten unteren Ende weisen die Wände adjacent the lower end, the walls 4 4 , . 5 5 Glättelemente Flattening 7 7 , . 8 8 auf, die beispielsweise als Gummilippen oder als Metallklingen ausgebildet sein können. , which can be formed for example as rubber lips or as metal blades. Alternativ sind die Glättelemente aus Keramik gebildet. Alternatively, the flattening of ceramics are formed. Die Beschichtungseinrichtung The coater 3 3 wird an ihren beiden einander gegenüberliegenden Enden oder an einem Ende in dem Rahmen der Einrichtung so geführt und angetrieben, dass ein Hin- und Herbewegen des Dosierschachts über die gesamte Unterlage is guided at its opposite two ends or at one end in the frame of the device and driven so that a reciprocating movement of the metering shaft over the entire pad 1 1 hinweg, und dadurch ein Auftragen der jeweiligen Schicht in vorbestimmter Schichtdicke auf die Unterlage möglich ist. of time, and thereby an application of the respective layer at a predetermined layer thickness on the substrate is possible. Es ist ein ortsfester Vorratsbehälter There is a stationary reservoir 9 9 vorgesehen, der von dem Maschinenrahmen provided that from the machine frame 10 10 getragen wird und der ebenfalls einen nach oben und unten offenen Schacht supported and also open up and down the shaft 13 13 bildet. forms.
    • [0005] [0005]
      Im Betrieb wird Pulver aus dem ortsfesten Vorratsbehälter in einer Endstellung der Beschichtungseinrichtung In operation, powder in the stationary storage container in an end position of the coating device 3 3 in deren Schacht to its slot 6 6 gefüllt. filled. Bei dem anschließenden Wegbewegen der Beschichtungseinrichtung In the subsequent moving away the coating device 3 3 erfolgt eine Selbstnivellierung des fließfähigen Pulvers im Vorratsbehälter im Rahmen des sich aufbauenden Schüttkegels. there is a self-leveling of the flowable powder in the reservoir under the building-material cone. Ist der Vorratsbehälter sehr breit und dazu relativ schmal in der Tiefe, kann es sein, dass das Pulver mittels Vibratoren oder Verteilschnecke im Vorratsbehälter verteilt werden muss. The reservoir is very wide and to relatively narrow in depth, it may be that the powder has to be distributed by means of vibrators or distribution screw in the reservoir. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn schlecht fließfähiges Pulver verwendet wird, der Schüttkegel damit sehr steil ist. This is especially the case if poorly flowable powder is used, the angle of repose so is very steep.
    • [0006] [0006]
      Das Pulver im Vorratsbehälter erfährt aufgrund der mechanischen Verteilung mittels Verteilschnecke oder Vibratoren deutlich unterschiedliche Verdichtungen längs des Vorratsbehälters. The powder in the reservoir undergoes significantly different densities along the reservoir due to the mechanical distribution with distribution screw or vibrators. Dies hat zur Folge, dass örtlich unterschiedliche Dosiermengen in den hin und her verfahrbaren Vorratsbehälter der Beschichtungseinrichtung, in dessen Endstellung dosiert werden, was letztlich zu örtlich unterschiedlichen Verdichtungen im Baufeld und somit zu Qualitätsschwankungen hinsichtlich Festigkeit, Oberflächengüte und Bauteileverdichtung führen kann. This has the consequence that locally different quantities are metered into the back and forth movable reservoir of the coating device, in its final position, which can ultimately lead to locally different densities in the construction field and thus quality variations in terms of strength, surface finish and components compression. Um Inhomogenitäten beim Nachfüllen des Vorratsbehälters aufgrund von Resten zu vermeiden, die im Vergleich mit dem neu eingefüllten Pulver eine andere Dichte aufweisen, wird üblicherweise der Vorratsbehälters vollständig entleert bzw. genullt. In order to avoid inhomogeneities during refilling of the reservoir due to residues which have a different density in comparison with the newly filled powder, usually the reservoir is completely emptied or zeroed. Dadurch werden allerdings weitere Abfallmengen erzeugt. This, however, additional quantities of waste generated.
    • [0007] [0007]
      Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine weitgehend homogene Beschichtung der Unterlage über deren Fläche hin realisierbar ist. The object of the invention is to provide a method and an apparatus with which a substantially homogeneous coating of the substrate on its surface is realized towards. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Auftragevorrichtung mit den Merkmalen in Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 gelöst. This object is achieved with the method and of the applicator with the features in claim 1 and claim 2. Bevorzugte Ausführungsformen der Auftragevorrichtung gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Preferred embodiments of the applicator according to the invention are described in the dependent claims.
    • [0008] [0008]
      Gemäß der Erfindung wird der Dosierschacht einer hin- und herverfahrbaren Auftragevorrichtung, aus dem das fließfähige Material auf die Unterlage bzw. auf die vorhergehend auf die Unterlage aufgetragene Schicht fließt, zu jedem Zeitpunkt während der Beschichtungsfahrt kontinuierlich mit fließfähigem Material aus einem integrierten Vorlagebehälter so befüllt, dass der Füllstand in dem Dosierschacht während der Beschichtungsfahrt auf einem vorbestimmten Niveau bleibt. According to the invention, the metering shaft a reciprocating herverfahrbaren applicator from which the flowable material flows to the substrate or to the previously applied to the backing layer, is filled continuously at any time during the coating ride with flowable material from an integrated storage container in such a way that the filling level remains at a predetermined level in the metering of the coating during travel. Der in die verfahrbare Auftragevorrichtung integrierte Vorlagebehälter kann auf einfache Weise aus einem stationären Materialvorratsbehälter nachgefüllt werden. The built-in applicator movable storage tank can be refilled easily from a stationary material reservoir.
    • [0009] [0009]
      Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die einfache Nachbefüllung des Vorlagebehälters zum Beispiel direkt aus einer Förderschnecke bewerkstelligt werden kann, weil es wegen der Zwischenschaltung des Vorlagebehälters zwischen dem stationären Materialvorratsbehälter und dem Dosierschacht nicht erforderlich ist, die Verteilung des Materials in dem Dosierschacht bereits während der Übergabe des Materials aus dem Materialvorratsbehälter herbeizuführen. Another advantage of the invention is that the easy refilling of the storage container can be, for example, accomplished directly from an auger, because it is not necessary because of the interposition of the receiving vessel between the stationary material reservoir and the metering, the distribution of the material in the metering already during the transfer of the material to bring out of the material reservoir. Vielmehr kann gemäß der Erfindung das Material aus dem Materialvorratsbehälter in einen örtlich begrenzten Bereich des Vorlagebehälters übergeben werden, in welchem das Material dann mittels einer geeigneten Verteileinrichtung wie einer Förderschnecke, die in dem Vorlagebehälter selbst vorgesehen ist, vorverteilt werden kann. Rather, the material, the material of the invention can be transferred from the material reservoir in a localized region of the receptacle in which then means of a suitable distribution facility such as a screw conveyor, which is provided in the original container itself, can be pre-distributed.
    • [0010] [0010]
      Ein weiterer Vorteil ist, dass weniger Pulvermengen aufgrund der verringerten Behältervolumina vorgehalten werden müssen. Another advantage is that less amounts of powder need to be retained because of the reduced container volumes. Somit können Abfallmengen für insbesondere in der Lebensdauer begrenzte Pulverarten reduziert werden. Thus waste for particular limited in the types of powders life can be reduced. Bei einem Wechsel der Pulverarten entstehen gleichfalls weniger Abfallmengen. When changing the powder types also occur less waste.
    • [0011] [0011]
      Da durch eine gleichmäßige Verteilung des Pulvermaterials in dem Dosierschacht keine unterschiedlichen Verdichtungen längs des Dosierschachtes auftreten, muss darüber hinaus der Dosierschacht aufgrund der Erfindung nicht mehr vor einem Nachfüllen von Pulver vollständig entleert werden, wodurch zusätzliche Abfallmengen vermieden werden können. Since no different densities along the Dosierschachtes occur by a uniform distribution of the powder material in the metering, the metering shaft must also due to the invention not be completely drained before a refill powder, whereby additional quantities of waste can be avoided.
    • [0012] [0012]
      Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In the following the invention with reference to preferred embodiments will be described with reference to the drawings. In der Zeichnung zeigen: In the drawings:
    • [0013] [0013]
      1 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Auftragevorrichtung gemäß der Erfindung zusammen mit einem stationären Materialvorratsbehälter und einer flächigen Unterlage, auf die das Material in gleichmäßiger Schicht aufgetragen werden soll. a schematic representation of a preferred embodiment of an applicator according to the invention together with a stationary material storage container and a flat base on which the material is to be applied in a uniform layer.
    • [0014] [0014]
      2 2 eine schematische Darstellung der Elemente aus is a schematic representation of the elements of 1 1 von der Seite. from the side.
    • [0015] [0015]
      3a 3a eine vergrößerte Ansicht des Details A der bevorzugten Ausführungsform aus an enlarged view of detail A of the preferred embodiment of 1 1 . ,
    • [0016] [0016]
      3b 3b eine vergrößerte Ansicht des Details A aus an enlarged view of the detail A of 1 1 , allerdings gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. , However, according to another embodiment of the invention.
    • [0017] [0017]
      3c 3c eine vergrößerte Ansicht des Details A aus an enlarged view of the detail A of 1 1 , allerdings gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. , However, according to another embodiment of the invention.
    • [0018] [0018]
      3d 3d eine vergrößerte Ansicht des Details A aus an enlarged view of the detail A of 1 1 , allerdings gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. , However, according to still another embodiment of the invention.
    • [0019] [0019]
      4 4 eine konventionelle Auftragevorrichtung zusammen mit einem stationären Materialvorratsbehälter und einer Unterlage, auf die Material aufgetragen werden soll. a conventional applicator should be applied together with a stationary material reservoir and a pad on the material.
    • [0020] [0020]
      Gemäß der Erfindung wird zum flächigen Auftragen von fließfähigem Material, insbesondere von Partikel- oder Pulvermaterial, in einzelnen übereinanderliegenden Schichten auf eine Unterlage According to the invention for the surface coating of flowable material, particularly particulate or powder material, in individual superimposed layers to a substrate 50 50 das fließfähige Material aus einem stationären Materialvorratsbehälter the flowable material from a material storage container stationary 10 10 in eine verfahrbare Auftragevorrichtung in a movable applicator 20 20 eingefüllt, die über die Unterlage filled, via the pad 50 50 hinweg hin und her bewegbar ist und aus welcher das eingefüllte Material nach unten in kontinuierlichen Schichten ausgetragen und gleichmäßig verteilt wird. of time is moved back and forth and from which discharged the filled material down into continuous layers and spread evenly. Hierbei wird in der Auftragevorrichtung Here, in the applicator 20 20 ein Vorlagevorrat angelegt, aus welchem ein Dosierschacht derart befüllt wird, dass die Füllhöhe des fließfähigen Materials in dem Dosierschacht während der Bewegung der Auftragevorrichtung konstant bleibt. applying a template stock from which a metering shaft is filled so that the filling level of flowable material in the metering shaft remains constant during the movement of the applicator.
    • [0021] [0021]
      Um beispielsweise bei Rapid-Prototyping-Anwendungen gleichmäßige Schichten übereinander aufzutragen, in denen dann jeweils Querschnitte des zu produzierenden dreidimensionalen Gegenstandes selektiv gebunden oder ausgehärtet werden, werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Bedingungen beim Schichtauftragen konstant gehalten. In order to apply uniform layers one above the other, for example, in rapid prototyping applications where then are cross-sections of producing three-dimensional object are selectively bound or cured, the conditions for the application layer are held constant in the process according to the invention. Diese Bedingungen werden insbesondere durch die Füllhöhe und die Art des Materials vorgegeben, die in dem Dosierschacht bereitgestellt werden. These conditions are specified in particular by the filling height and the type of material that are provided in the metering shaft. Durch eine gleichmäßige und konstante Verteilung des fließfähigen Materials in dem Dosierschacht kann erreicht werden, dass das fließfähige Material an der Ausgabeöffnung des Dosierschachts immer mit gleichmäßigem Druck und in gleichmäßiger Menge als Schicht auf eine Unterlage aufgetragen werden kann. Through a uniform and constant distribution of the flowable material in the metering can be achieved that the flowable material to the discharge opening of the metering shaft can always be applied with even pressure and in a uniform amount as a layer on a substrate. Um diese Bedingungen zu erreichen, weist die Auftragevorrichtung To achieve these conditions, the applicator 20 20 gemäß der Erfindung einen Vorlagebehälter according to the invention comprises a storage tank 24 24 , einen Dosierschacht A metering shaft 30 30 und vorzugsweise eine Vibrationsvorrichtung and preferably a vibrating device 40 40 auf. on.
    • [0022] [0022]
      Der Vorlagebehälter The storage tank 24 24 ist in der bevorzugten Ausführungsform ein oben offener, länglicher Behälter mit rechteckigem Querschnitt. is in the preferred embodiment an open-topped elongated container of rectangular cross-section. Am unteren Rand der bei der Beschichtungsfahrt vor- oder nachlaufenden Längswand des Vorlagebehälters At the bottom of the lead or trail ride in the coating longitudinal wall of the receiving vessel 24 24 ist ein Ausgabeschlitz is an output slot 26 26 über die gesamte Länge hin ausgebildet. formed over the entire length. Vorzugsweise ist die Bodenwand Preferably, the bottom wall 25 25 des rechteckigen Behälters zum Schlitz the rectangular container for slot 26 26 hin schräg abfallend ausgebildet. formed toward obliquely sloping. Auf diese Weise bildet der Raum, in dem das fließfähige Material aufgenommen werden kann, einen trichterförmigen Querschnitt. In this manner the space in which the flowable material can be absorbed, a funnel-shaped cross-sectional forms. Dieser Querschnitt ist über die gesamte Länge des Vorlagebehälters hin vorzugsweise gleich, wodurch die Nutzung des eingefüllten Materials besser gewährleistet werden kann. This cross-section is along the entire length of the receiving vessel out preferably equal, so that the use of the material being dumped can be better ensured.
    • [0023] [0023]
      Der Vorlagebehälter The storage tank 24 24 ist oberhalb eines Dosierschachts is above a metering shaft 30 30 angeordnet und der Schlitz disposed and the slot 26 26 ist so angeordnet, dass durch diesen das fließfähige Material in den Dosierschacht is arranged so that through this the flowable material in the metering shaft 30 30 fließen kann. can flow. Der Dosierschacht The metering shaft 30 30 weist ebenfalls vorzugsweise einen oben offenen, trichterförmigen Querschnitt auf, wobei am unteren Ende des Dosierschachts ein Ausgabeschlitz ausgebildet ist, durch den das fließfähige Material auf eine Unterlage also preferably has an open-topped funnel-shaped cross-section, wherein the lower end of the metering shaft a discharge slit is formed, through which the flowable material onto a substrate 50 50 fließen kann, auf die eine Materialschicht aufgetragen werden soll. can flow to which a material layer is to be applied.
    • [0024] [0024]
      Sowohl der Vorlagebehälter Both the original container 24 24 als auch der Dosierschacht and the metering shaft 30 30 sind zumindest so lang, dass sie die vollständige Breite der Unterlage are at least as long as to the full width of the substrate 50 50 überspannen. span.
    • [0025] [0025]
      In der bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin seitlich des Dosierschachts In the preferred embodiment is also the side of the metering shaft 30 30 und unterhalb des Vorlagebehälters and below the original container 24 24 eine Vibrationsvorrichtung a vibrating device 40 40 vorgesehen. provided. Die Vibrationsvorrichtung The vibrating device 40 40 kann beispielsweise ein Schwingbalken sein. for example, can be a vibrating beam. Indem sowohl der Dosierschacht By both the metering shaft 30 30 als auch der Vorlagebehälter and the storage tank 24 24 in Schwingungen versetzt werden, kann gewährleistet werden, dass das fließfähige Material sich gleichmäßig in dem Dosierschacht be vibrated can be assured that the flowable material evenly in the metering 30 30 bzw. dem Vorlagebehälter and the storage tank 24 24 verteilt und gleichmäßig aus diesem herausfließen kann. can flow evenly distributed and made this.
    • [0026] [0026]
      In einer Endstellung der Auftragevorrichtung, über einem Ende der Unterlage In a final position of the applicator, on one end of the base 50 50 kann eine Möglichkeit vorgesehen sein, den Vorlagebehälter may be provided an opportunity to the feed tank 24 24 mit fließfähigem Material zu befüllen. to be filled with flowable material. Hierzu kann, wie in den For this purpose, as shown in the 1 1 und and 2 2 abgebildet, ein stationärer Materialvorratsbehälter mapped a stationary material reservoir 10 10 vorgesehen sein, in dem eine Menge an fließfähigem Material vorgesehen wird, die ausreichend ist, um zumindest die zur Herstellung eines bestimmten Gegenstandes notwendigen Schichten auf die Unterlage auftragen zu können. be provided, in which a quantity of flowable material is provided, which is sufficient to apply at least necessary for the production of a particular object layers on the support can. Die Position dieses stationären Materialvorratsbehälters The position of this stationary material reservoir 10 10 relativ zur Längsausdehnung des Vorlagebehälters relative to the longitudinal extent of the receiving vessel 24 24 kann frei gewählt werden. can be chosen freely. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist diese Position in der Nähe des einen seitlichen Endes des Vorlagebehälters According to the preferred embodiment, this position is in the vicinity of one lateral end of the receiving vessel 24 24 , wie in As shown in 2 2 dargestellt. shown. Die Abgabe des fließfähigen Materials aus dem Materialvorratsbehälter The dispensing of the flowable material from the material reservoir 10 10 heraus kann beispielsweise über ein Ventil out, for example, via a valve 12 12 gesteuert werden. be controlled. Sobald fließfähiges Material von dem stationären Materialvorratsbehälter Once flowable material from the stationary material reservoir 10 10 in den Vorlagebehälter into the receiver 24 24 eingefüllt ist, kann in der bevorzugten Ausführungsform eine Verteilvorrichtung is filled, in the preferred embodiment, a distributor device 22 22 , wie etwa eine Schnecke, in dem Vorlagebehälter Such as a worm in the original container 24 24 eine Verteilung des fließfähigen Materiales über die komplette Länge des Vorlagebehälters a distribution of the flowable material over the entire length of the receiving vessel 24 24 hin bewerkstelligen. out effect.
    • [0027] [0027]
      Alternativ kann statt des stationären Materialvorratsbehälters Alternatively, instead of stationary material reservoir 10 10 auch ein Förderband oder reine Zuführschnecke für die Zuführung von fließfähigem Material vorgesehen sein. a conveyor belt or pure feed screw may be provided for the supply of flowable material.
    • [0028] [0028]
      Allerdings ist es auch möglich, das fließfähige Material bereits bei der Übergabe aus dem Materialvorratsbehälter However, it is also possible for the flowable material already during the transfer from the material reservoir 10 10 in dem Vorlagebehälter in the original container 24 24 über dessen Länge hin zu verteilen. to be distributed over the length down. Dann kann eine Verteilvorrichtung in dem Vorlagebehälter selbst entfallen. Then, a distributor in the original container account for yourself. Je nach Länge/Breite der Unterlage und daher des Vorlagebehälters und dessen Höhe kann es auch bereits ausreichen, das Material an örtlich begrenzter Stelle in dem Vorlagebehälter als Schüttkegel aufzubauen, dessen Material dann beispielsweise durch Vibration über den Vorlagebehälter hin verteilt wird, so dass der Ausgabeschlitz Depending on the length / width of the substrate and therefore the receiving vessel and its height it may also be sufficient to establish the material on localized site in the original container and bulk cone whose material is then distributed for example by vibration from the document container out so that the output slot 26 26 stets mit Material gefüllt bleibt. always remains filled with material. Die Menge an fließfähigem Material, die von dem Materialvorratsbehälter The amount of flowable material, the material of the reservoir 10 10 in den Vorlagebehälter into the receiver 24 24 eingefüllt wird, sollte zumindest so groß sein, dass bei Einhaltung einer konstanten Füllhöhe im Dosierschacht is filled, should be as large at least that at maintaining a constant level in the metering shaft 30 30 zumindest eine Schicht während einer Hin- und -her-Bewegung der Auftragevorrichtung at least one layer during reciprocating movement of the applicator -give 20 20 auf die flächige Unterlage on the flat base 50 50 aufgetragen werden kann. can be applied.
    • [0029] [0029]
      Ein besonderer Aspekt der Erfindung ist die Möglichkeit, die Füllhöhe des Dosierschachts, aus dem das Material auf die Unterlage fließt, während des Auftragens konstant oder zumindest nahezu konstant zu halten, damit die Schicht im wesentlichen frei von örtlichen Dichtunterschieden gleichmäßig wird. A particular aspect of the invention is the possibility of the filling height of the metering shaft, from which the material flows onto the pad to hold during the application of constant or at least nearly constant, so that the layer is substantially free of uniformly sealing local differences.
    • [0030] [0030]
      Die in den The in 3a 3a bis to 3d 3d dargestellten Ausführungsformen der Auftragevorrichtung, insbesondere hinsichtlich der Gestaltung des Ausgabechlitzes illustrated embodiments of the applicator, in particular regarding the design of the Ausgabechlitzes 26 26 , durch den das fließfähige Material aus dem Vorlagebehälter Through which the fluid material from the reservoir 24 24 in den Dosierschacht in the metering shaft 30 30 fließt, stellen Beispiele für Strukturen dar, mit Hilfe derer eine konstante Füllhöhe in dem Dosierschacht flows represent examples of structures by means of which a constant liquid level in the metering 30 30 erzielt werden kann. can be achieved.
    • [0031] [0031]
      3a 3a zeigt eine einfache, sich selbst regulierende Ausführungsform. shows a simple, self-regulating embodiment. Das fließfähige Material in der Auftragevorrichtung The flowable material in the applicator 20 20 wird sich aufgrund der Vibrationen der Vibrationsvorrichtung is due to the vibration of the vibrator 40 40 innerhalb des Vorlagebehälters und des Dosierschachts gleichmäßig verteilen. evenly distributed within the storage container and the metering shaft. Indem die Weite des Schlitzes By the width of the slot 26 26 so gewählt wird, dass mindestens soviel Material aus dem Vorlagebehälter is chosen such that at least as much material from the reservoir 24 24 durch den Schlitz through the slot 26 26 in den Dosierschacht in the metering shaft 30 30 wie aus dem Dosierschacht as from the metering 30 30 heraus auf die Unterlage out on the substrate 50 50 fließt, wird in dem Dosierschacht eine Füllhöhe erreicht, die etwa bis zu der oberen Begrenzungskante des Schlitzes flows, in the metering shaft a filling level is reached, approximately up to the upper boundary edge of the slot 26 26 reicht. enough. Damit blockiert das Material in dem Dosierschacht Thus, the material blocked in the metering 30 30 den Schlitz the slot 26 26 und damit das Nachströmen von Material aus dem Vorlagebehälter and thus the subsequent flow of material from the reservoir 24 24 . , Sobald aber Material aus dem Dosierschacht nach unten auf die Unterlage But as soon as material from the metering down to the substrate 50 50 abfließt, kann Material aus dem Vorlagebehälter flows, can material from the reservoir 24 24 in den Dosierschacht in the metering shaft 30 30 nachfließen. continue to flow. Auf diese Weise wird immer nur gerade so viel Material in den Dosierschacht hineinfließen, wie auch aus ihm heraus fließt. In this way, will always flow into the metering shaft, as also flows out of it just enough material.
    • [0032] [0032]
      3b 3b zeigt eine Ausführungsform, bei der über die gesamte Länge des Schlitzes shows an embodiment in which the entire length of the slot 26 26 hin insbesondere eine angetrieben drehbare Walze towards a particular driven rotatable roller 27 27 eingebaut ist. is incorporated. Der Spalt zwischen dem Boden des Vorlagebehälters The gap between the bottom of the receiving vessel 24 24 und der Walze and the roller 27 27 ist kleiner als der Schlitz, aus dem Material aus dem Dosierschacht is smaller than the slot from which material from the metering 30 30 auf die Unterlage on the base 50 50 abfließen kann. can flow. Damit würde die Füllhöhe bei einem Auftragen einer Materialschicht auf die Unterlage This would the filling level with a coating of a material layer onto the substrate 50 50 absinken. decrease. Durch ein Antreiben der Walze By driving the roller 27 27 in Richtung des eingezeichneten Pfeils (siehe in the direction indicated by the arrow (see 3b 3b ) kann erreicht werden, dass die Flussmenge zwischen dem Boden des Vorlagebehälters und der Walze ) Can be achieved that the flow rate between the bottom of the receiving vessel and the roller 27 27 insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit der Auftragevorrichtung geregelt wird. is regulated in particular depending on the driving speed of the applicator. Auf diese Weise kann die Menge, die aus dem Dosierschacht herausfließt, auf die Menge des Materials, die an der Walze In this way, the amount that flows out of the metering shaft, on the amount of the material, on the roller 27 27 vorbei in den Dosierschacht hineinfließt, abgestimmt werden und auf diese Weise die Füllhöhe in dem Dosierschacht konstant gehalten werden. by flowing into the metering shaft are coordinated and the fill level can be kept constant in the metering in this way.
    • [0033] [0033]
      In In 3c 3c ist eine weitere Ausführungsform im Bereich des Schlitzes is a further embodiment in the range of the slot 26 26 illustriert. illustrated. Diese Ausführungsform ist vergleichbar mit der aus This embodiment is made comparable to the 3b 3b , mit dem Unterschied, dass hier die Menge an Material, die aus dem Vorlagebehälter With the difference that here the amount of material from the feed tank 24 24 in den Dosierschacht in the metering shaft 30 30 fließt, mittels eines angetriebenen Bandes flows, by means of a driven belt 28 28 geregelt wird, das sich über die gesamte Länge des Schlitzes is controlled, which extends over the entire length of the slot 26 26 hin am Boden des Vorlagebehälters towards the bottom of the storage container 24 24 erstreckt und das fließfähige Material zum Abfließen durch den Schlitz extends and the flowable material to drain through the slot 26 26 hindurch antreibt. through drives. Auch hier ist der Schlitz Again, the slot 26 26 kleiner als die Öffnung, aus der das Material aus dem Dosierschacht smaller than the orifice from which the material from the metering 30 30 herausfließt. flows out. Auf diese Weise kann die durch den Schlitz In this way, the through slot 26 26 hindurchgehende Durchflussmenge so geregelt werden, dass die Füllhöhe in dem Dosierschacht passing flow rate can be regulated so that the filling height in the metering shaft 30 30 konstant bleibt. remains constant. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform auf die schräg liegende Bodenwand Further, in this embodiment, on the inclined bottom wall 25 25 verzichtet werden, wenn das Band 28 in diesem Fall die ganze Breite des Bodens des Vorlagebehälters ersetzt, wodurch gewährleistet würde, dass auch das Material, das sich entfernt von dem Schlitz be waived if the belt 28 in this case, replace the entire width of the bottom of the receptacle, which would ensure that the material is removed from the slot 26 26 in dem Vorlagebehälter in the original container 24 24 befindet, von dem Band is, from the tape 28 28 durch den Schlitz through the slot 26 26 hindurchbefördert wird. is carried through.
    • [0034] [0034]
      Sowohl bei der Ausführungsform gemäß der Both in the embodiment according to the 3b 3b als auch bei der Ausführungsform gemäß der and in the embodiment according to the 3c 3c kann ein Sensor oder eine Sensorreihe (nicht dargestellt) eingesetzt werden, der die tatsächliche Füllhöhe in dem Dosierschacht erfasst. can be a sensor or a sensor array (not shown) can be used, which detects the actual filling height in the metering shaft. Das zu der Füllhöhe korrespondierende Ausgangssignal des Sensors kann dann an eine Steuerungseinheit (nicht dargestellt) weitergegeben werden, von der diejenige Geschwindigkeit der Walze Corresponding to the filling height of the output signal of the sensor can then to a control unit (not shown) are passed, from the one of the speed of the roller 27 27 bzw. des Bandes or of the belt 28 28 eingesteuert wird, die für eine Aufrechterhaltung einer konstanten Füllhöhe in dem Dosierschacht is controlled, for the maintenance of a constant liquid level in the metering 30 30 erforderlich ist. is required.
    • [0035] [0035]
      In In 3d 3d ist noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. A still further embodiment is shown. Hierbei kann mittels eines Schiebers Here, by means of a slider 29 29 die Höhe und damit die Weite des Schlitzes the height and thus the width of the slot 26 26 eingestellt werden, um die Durchflussmenge des Materials, das von dem Vorlagebehälter in den Dosierschacht fließt, zu regeln. be adjusted to control the flow rate of the material flowing from the storage tank to the metering shaft. Damit kann bei einer Verwendung des Prinzips der Ausführungsform aus Thus, in the case of use of the principle of the embodiment 3a 3a die Durchflussmenge durch den Schlitz beispielsweise an unterschiedliche Materialien oder auch an unterschiedliche Schichtdicken der auf der flächigen Unterlage the flow rate through the slot, for example, to different materials or to different layer thicknesses of the scale on the base 50 50 aufgetragenen Schichten angepasst werden. coated layers are adjusted. Andererseits kann vorgesehen sein, die Durchflussmenge durch den Schlitz On the other hand, may be provided, the flow rate through the slot 26 26 aktiv während der Auftragung einer Schicht zu regeln, um die Füllhöhe in dem Dosierschacht konstant zu halten. to actively control during application of a layer to keep the level in the metering constant. Auch hierbei kann ein entsprechender Sensor vorgesehen werden, der die Füllhöhe erfasst und an eine Steuerungseinheit weitergibt. Here, too, a corresponding sensor can be provided which detects the filling level and passes it to a control unit.
    • [0036] [0036]
      Außerdem kann es vorteilhaft sein, die schräg zum Schlitz It may also be advantageous obliquely to the slot 26 26 hin abfallende Bodenwand sloping down towards the bottom wall 25 25 des Vorlagebehälters in ihrem Steigungswinkel verstellbar auszuführen, um die Auftragevorrichtung zum Beispiel an unterschiedliche fließfähige Materialen und Materialmengen anpassen zu können. of the receiving vessel adjustable carry in their pitch angle to adjust the applicator, for example, to different flowable materials and material quantities can.
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    Classifications
    International ClassificationB05D1/26, B05C11/02
    Cooperative ClassificationB33Y30/00, B33Y10/00, B29C67/0077, B29C67/0066
    European ClassificationB29C67/00R2D2, B29C67/00R4
    Legal Events
    DateCodeEventDescription
    Jun 21, 2007OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
    Jun 10, 20098364No opposition during term of opposition
    Sep 19, 2013R119Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
    Effective date: 20130601