Verfahren und Anordnung zur generativen Fertigung von Method and apparatus for generative production of

Bauteilen components

Technisches Anwendungsgebiet Technical Field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur generativen Fertigung von Bauteilen, bei dem die Bauteile durch schichtweise Verfestigung eines Aufbau ^¬ materials aufgebaut werden, das sich durch eine The present invention relates to a process for the generative production of components, in which the components are constructed by layered solidification of a build ^¬ materials represented by a

chemische Reaktion von einer flüssigen in eine feste Phase überführen lässt, wobei die schichtweise Ver- festigung jeweils durch ortsselektive Bestrahlung einer Schicht der flüssigen Phase des Aufbaumaterials ent ^¬ sprechend der Bauteilgeometrie erfolgt. chemical reaction of a liquid transfer in a solid phase can be, the layers solidification respectively by site-selective irradiation of a layer of the liquid phase of the building material ent ^¬ speaking part geometry occurs. Die Erfindung betrifft auch eine für die Durchführung des Verfahrens ausgebildete Anordnung. The invention also relates to a trained for carrying out the process arrangement.

Die generative Fertigung von Bauteilen spielt auf vielen technischen Gebieten inzwischen eine wichtige Rolle, da mit diesen Verfahren auch funktionsfähige Bauteile erzeugt werden können. The generative production of components plays in many technical fields now an important role, as well as functional components can be produced using this method. Bei der generativen Fertigung wird das Bauteil ausgehend von einem CAD- Modell (CAD: Computer-Aided Design) digital in In the generative manufacturing the component is from a CAD model (CAD: Computer Aided Design) in digital

Schichten zerteilt (slicen) und im anschließenden CAM- Prozess (CAM: Computer-Aided Manufacturing) Schicht für Schicht aufgebaut. Layers cut (slicing) and in the subsequent CAM process (CAM: Computer Aided Manufacturing) layer by layer up. Für diesen Aufbau sind unterschied- liehe Techniken bekannt, die sich in physikalische und chemische bzw. photochemische Verfahren einteilen lassen . different Liehe techniques are known for this structure, which can be divided into physical and chemical or photochemical processes. Stand der Technik State of the art

Einige bekannte Verfahren nutzen die physikali ^¬ schen Prozesse des Schmelzens und Erstarrens zur Some known methods employ the physi ^¬ rule processes of melting and solidifying the

Erzeugung der dreidimensionalen Bauteile. Production of three-dimensional components. Hierbei sind insbesondere das FDM (Fused Deposition Modeling) und das SLM/SLS (Selective Laser Melting/Sintering) bekannt. Here, in particular the FDM (Fused Deposition Modeling) and the SLM / SLS (Selective Laser Melting / Sintering) known. Beim FDM werden thermoplastische Kunststoffe in Form eines Fadens in eine Düsenvorrichtung befördert, durch Zuführung von thermischer Energie When FDM thermoplastics are transported in the form of a thread in a nozzle device, by supplying thermal energy

geschmolzen und dann selektiv als geschmolzener Faden abgelegt. melted and then selectively deposited as molten thread. Durch Abkühlen gelangt der Thermoplast wieder zu seiner Festigkeit und das dreidimensionale Bauteil wird aufgebaut. By cooling the thermoplastic reaches back to its strength and the three-dimensional component is built. Beim SLM/SLS werden thermoplastische Kunststoffe oder auch andere Materialien mit einem Laserstrahl selektiv geschmolzen. When SLM / SLS thermoplastics or other materials may be selectively melted by a laser beam. Die Vorlage des The presentation of

Ausgangsmaterials erfolgt in Form eines Pulvers. Starting material is in the form of a powder. Bei der Fertigung wird jeweils der Teil der Schicht In the manufacture of the part of the layer is respectively

geschmolzen bzw. gesintert und verfestigt sich dann durch Abkühlung, der der Schicht des fertigen Bauteils im CAD-Modell entspricht. melted or sintered and then solidified by cooling, corresponding to the layer of the finished component in the CAD model. Nach jeder Schicht wird durch eine Rakel eine neue Lage des Pulvers aufgetragen und mit dem nächsten Prozessschritt erneut ortsselektiv geschmolzen. After each layer a new layer of powder is applied and remelted site-selectively to the next process step by a doctor. Nach dem Prozess kann das verbliebene Pulver vom Bauteil entfernt werden. After the process, the remaining powder can be removed from the component.

Bei den chemischen oder photochemischen Verfahren wird die Verfestigung des dreidimensionalen Bauteils durch eine chemische Reaktion (chemisches Aushärten, Polymerisieren, Vernetzen) erreicht. The chemical or photochemical process, the solidification of the three-dimensional component is achieved by a chemical reaction (chemical curing, polymerizing, cross-linking). Die einzelnen Schichten des Bauteils werden dabei durch orts ^¬ selektives, photo-induziertes Aushärten des photo ^¬ sensitiven Aufbaumaterials , zB eines Photoharzes, erzeugt. The individual layers of the component are generated by site ^¬ selective, photo-induced curing of the photo ^¬ sensitive construction material, such as a photo-resin. Die bekanntesten photochemischen Verfahren sind die Stereolithographie (SLA) , bei dem das The most known photochemical methods are stereolithography (SLA), in which the

ortsselektive Aushärten durch einen Laserstrahl erfolgt, und projizierende Verfahren mit DMDs/DLPs (Digital Mirror Device/Digital Light Processing) . Site-selective curing is carried out by a laser beam, and projecting method with DMD / DLP (Digital Mirror Device / Digital Light Processing). Bei beiden Verfahrenstechniken erfolgt der Aufbau an einer Bauplattform in einem Monomer-/Präpolymerbad, in welchem von der Oberseite oder von der Unterseite durch eine Glasscheibe projiziert bzw. belichtet wird. In both techniques, the construction is carried out on a build platform in a monomer / Präpolymerbad, in which from the top or from the bottom projected or illuminated through a glass plate. Beide Verfahren nutzen elektromagnetische Strahlung zur Härtung des Aufbaumaterials . Both methods use electromagnetic radiation to cure the build material. Sie unterscheiden sich in der Art der selektiven Bestrahlung. They differ in the type of selective irradiation. Die Stereolithographie nutzt einen Laser in Kombination mit einem Scanner zur Strahlführung des Laserstrahls, wie dies beispielsweise in der US4575330A beschrieben ist. Stereolithography uses a laser in combination with a scanner for beam guidance of the laser beam, as described for example in US4575330A. Diese Technologie ist von der Bestrahlungsseite her mit SLM vergleichbar. This technology is comparable to that of the irradiation side with SLM. Im Unterschied zu SLM ist die Laserleistung bei photochemischen Verfahren jedoch deutlich geringer, da hier die Lichtenergie (hv) zur Initiierung der chemischen Reaktion verwendet wird und nicht die thermische Energie des Lasers zum Schmelzen des In contrast to SLM, however, the laser power is significantly lower in photochemical method, since the light energy (hv) is used to initiate the chemical reaction and not the thermal energy of the laser for melting the

Aufbaumaterials . Building material.

Weiterhin sind so genannte Polyj et-Verfahren bekannt, bei denen Druckköpfe verwendet werden, die eine Flüssigkeit lokal dosieren können. Furthermore, so-called Polyj et processes are known in which printheads are used that can meter a fluid locally. Mit diesen Verfahren können zum einen Photoharze mit hoher These methods can firstly Photo resins with high

Auflösung gedruckt werden, die anschließend durch eine flächige Bestrahlung mit einer UV-Lampe ausgehärtet werden. print resolution, which is then hardened by a surface irradiation with a UV lamp. Zum anderen können beheizte Druckköpfe auch schmelzbare Materialien verflüssigen und anschließend selektiv dosieren. Secondly heated printheads can be liquefied even fusible materials and then selectively dispense. Diese härten dann durch den This cure then by the

Phasenübergang flüssig-fest durch Abkühlen aus. Phase transition from liquid to solid by cooling. Bei allen beschriebenen Verfahren müssen bei der Herstellung komplexerer Bauteile oder von Bauteilen mit Überhängen Stützstrukturen (engl. Supports) oder ein Stützmaterial (bei Polyj et-Verfahren) eingesetzt werden. In all the methods described must be used (for Polyj et-process) in the production of more complex parts or parts with overhangs support structures (eng. Support) or a support material. Beim SLM/SLS sind derartige Stützstrukturen zusätzlich erforderlich, um einen thermischen Verzug der Bauteile während der Fertigung zu vermeiden. When SLM / SLS such support structures are additionally required to avoid thermal distortion of the components during manufacture. Durch die Entwicklung von hoch auflösenden Projektoren (mit DLP) für die Videoprojektion werden in Zukunft immer höhere Auflösungen für die generative Fertigung Through the development of high-resolution projectors (DLP) for video projection will lead to greater resolutions for additive manufacturing

erreicht, so dass sich zunehmend kompliziertere 3D- Objekte bzw. Bauteile generieren lassen. achieved, so that it is possible and more complex 3D objects or generate components. Diese Bauteile besitzen dann in der Regel Überhänge, die bei den oben genannten Verfahren ausschließlich durch Verwendung von Stützstrukturen realisiert werden können. These components have then usually overhangs, which can be realized in the above-mentioned method only by using support structures. Diese Stützstrukturen werden anschließend entweder mechanisch (bei SLM, SLA oder DLP) oder unter Verwendung eines These support structures are then either mechanically (for SLM, SLA or DLP), or using a

Lösungsmittels (bei den Polyj et-Verfahren) entfernt. Solvent removed (at the Polyj et-method). Die Notwendigkeit von Stützstrukturen birgt einige Nachteile, da sie neben zusätzlichen Materialkosten auch einen erheblichen Arbeitsaufwand verursachen und viel Know-how bei der Konstruktion für die CAD-Datei erfordern . The need for support structures has some drawbacks, since it alongside additional material costs also cause a considerable amount of work and requires a lot of expertise in the construction of the CAD file. Zur Verringerung des Arbeitsaufwandes bei der To reduce the amount of work at the

Konstruktion sind beispielsweise aus der WO 89/10254 AI so genannte Support-Generatoren als Software-Lösungen bekannt, die die Konstruktion von bauteilspezifischen Stützstrukturen unterstützen. Construction are known for example from WO 89/10254 AI called Support generators as software solutions that support the construction of component-specific support structures. Diese werden am Computer an das Bauteil angepasst und im späteren Fertigungs- prozess dann mit dem Bauteil gedruckt. These are adapted to the computer to the device and then process in subsequent manufacturing printed with the component. Im Anschluss an den Druck- bzw. Fertigungsprozess müssen diese Stützstrukturen jedoch ebenfalls wieder aufwändig vom Bauteil entfernt werden. Nevertheless, after the printing or manufacturing process, these support structures is needed again consuming from the component.

Trotz derartiger Ansätze erfordert der Einsatz von Stützstrukturen jedoch nach wie vor einen hohen Despite these approaches, however, the use of support structures still requires a high

Arbeitsaufwand und kann gerade bei komplexeren Labor and may even in more complex

Bauteilgeometrien auch nicht vollständig automatisiert geplant werden. Component geometries are also planned not fully automated. Aus der US 2005/0186508 AI ist ein Verfahren zur generativen Fertigung von Bauteilen bekannt, bei dem die Bauteile durch ortsselektive Bestrahlung eines Aufbaumaterials mittels Photo-Polymerisation schicht ^¬ weise verfestigt werden. From US 2005/0186508 Al a method for additive manufacturing of components is known, in which the components are solidified layer ^¬, by site-selective irradiation of a building material by photo-polymerization. Das Aufbaumaterial weist hierbei außer der die Verfestigung bestimmenden photohärtbaren Materialkomponente eine weitere Material ^¬ komponente auf, die es ermöglicht das Aufbaumaterial thermisch in einen Gelzustand zu überführen. The construction material has this except the photo-curable material component solidification determining another material ^¬ component, which enables to thermally convert the building material in a gel state. Ein Sol- Gel-Übergang ist eine Phasenseparation einer gelösten festen Komponente in einer zweiten flüssigen Komponente. A sol-gel transition is a phase separation of a dissolved solid component in a second liquid component. Bei Unterschreitung einer kritischen Temperatur führt eine Entmischung der Komponenten zu einer Gel- Phase, die bei diesem Verfahren zur Stützung der bereits aufgebauten Bauteilbereiche genutzt wird. Falls below a critical temperature, a separation of the components results in a gel phase, which is used in this process to support the pre-built component regions.

Die US 6841116 B2 beschreibt ein Verfahren zur generativen Fertigung von Bauteilen mittels SDM The US 6841116 B2 describes a method for generative production of components using SDM

(Selective Deposition Modeling) , bei dem das Aufbau ^¬ material mit Hilfe eines Druckkopfes ortsselektiv aufgetragen und anschließend durch vollflächige (Selective Deposition Modeling), in which the structure ^¬ material applied site-selectively by means of a print head, and then by uniform

Bestrahlung schichtweise verfestigt wird. Irradiation is solidified layers. Bei dem In the

Verfahren wird zusätzlich eine Stützstruktur zur Method, a support structure in addition to the

Stützung der bereits verfestigten Bauteilbereiche erzeugt. generates support the already solidified part areas. Für den Aufbau des Bauteils und die For the construction of the device and the

Stützstruktur werden jeweils Materialien mit Support structure are each provided with materials

unterschiedlichen Eigenschaften getrennt voneinander aus verschiedenen Druckköpfen selektiv deponiert. different properties separately selectively deposited from different printheads.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur generativen Fertigung von Bauteilen anzugeben, das unabhängig von der Komplexität des zu erzeugenden Bauteils ohne aufwändige Stütz- strukturen auskommt. The object of the present invention is to provide a method for generative production of components that does regardless of the complexity of the component to be produced structures without extensive support. Weiterhin soll eine für die Furthermore, should one for

Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung zur generativen Fertigung bereitgestellt werden. Carrying out the method suitable arrangement can be provided for additive manufacturing.

Darstellung der Erfindung Summary of the Invention

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der The object is achieved with the method and

Anordnung gemäß den Patentansprüchen 1 und 7 gelöst. Arrangement according to claims 1 and 7 is released. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Anordnung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Advantageous embodiments of the method and the arrangement are the subject matter of the dependent claims or can be the following

Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Description and the exemplary embodiments.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur generativen Fertigung von Bauteilen werden die Bauteile durch schichtweise Verfestigung eines Aufbaumaterials In the proposed process for the generative manufacturing of components, the components are layered solidification of a building material

aufgebaut, das sich durch eine chemische oder constructed, located by a chemical or

photochemische Reaktion von einer flüssigen in eine erste feste Phase überführen lässt. photochemical reaction of a liquid transfer in a first solid phase can. Das Aufbaumaterial weist hierzu eine die Verfestigung bestimmende The construction material for this purpose has a solidification determining

Materialkomponente auf, die sich entsprechend durch die chemische oder photochemische Reaktion von der Material component, which according to the by chemical or photochemical reaction of

flüssigen in die erste feste Phase überführen lässt. liquid can be converted into the first solid phase. Das Aufbaumaterial kann alleine aus dieser Material ^¬ komponente bestehen oder auch weiterer Zusätze enthalten. The building material alone can consist of this material ^¬ component or also contain other additives. Die schichtweise Verfestigung erfolgt dabei unter Bildung der ersten festen Phase jeweils durch ortsselektive, lokale Bestrahlung einer Schicht der flüssigen Phase des Aufbaumaterials entsprechend der Bauteilgeometrie. The layers solidification takes place to form the first solid phase respectively by site-selective, local irradiation of a layer of the liquid phase of the building material according to the component geometry. Durch diese Bestrahlung wird im bestrahlten Bereich die chemische oder photochemische Reaktion, insbesondere eine Vernetzungs- bzw. Polymeri ^¬ sationsreaktion, ausgelöst. By this irradiation, the irradiated region the chemical or photochemical reaction, in particular a crosslinking or Polymeri ^¬ sationsreaktion triggered. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Aufbaumaterial , insbesondere die obige die Verfestigung bestimmende Materialkomponente des Aufbaumaterials , so gewählt, dass das Aufbau ^¬ material bzw. die die Verfestigung bestimmende In the proposed method, the construction material, especially the above is selected, the solidification determining material component of the building material so that the structure ^¬ material or the solidification determining

Materialkomponente während der generativen Fertigung noch einen durch äußere Einwirkung steuerbaren weiteren Phasenübergang zwischen der flüssigen Phase bzw. dem flüssigen Aggregatzustand und einem weiteren festen Aggregatzustand als einer zweiten festen Phase Material component during the generative manufacturing still a controllable by external action further phase transition between the liquid phase or the liquid state and a further solid state as a second solid phase

durchführen kann, der die erste feste Phase nicht beeinflusst. can perform, which does not affect the first solid phase. Der weitere Phasenübergang wird dann während des Aufbaus der Bauteile, dh während des The further phase transition is then during assembly of the components, ie, during the

Zeitraums vom Start bis zur Beendigung der Fertigung des jeweiligen Bauteils, so gesteuert, dass unter Period, is controlled from the start to the completion of production of the respective component that under

Bildung der ersten festen Phase verfestigte solidified form the first solid phase

Bauteilbereiche durch umgebendes Aufbaumaterial Component areas by surrounding construction material

gestützt werden, das in der zweiten festen Phase vorliegt . are supported, which is present in the second solid phase.

Damit sind während der generativen Fertigung die bereits verfestigten Bauteilbereiche bereits bei oder unmittelbar nach der Verfestigung - oder auch nach einer durch Wahl der äußeren Bedingungen einstellbaren Zeit - in festes Aufbaumaterial eingebettet, das in die zweite feste Phase überführt wurde bzw. in dieser Phase vorliegt. Thus, the already solidified part areas are already at or immediately after solidification during the generative production - embedded in solid construction material that has been transferred to the second solid phase or is present in this phase, - or after a selectable by selection of the external conditions of time. Durch dieses feste Aufbaumaterial werden die bereits verfestigten Bauteilbereiche gestützt, so dass keine Stützstrukturen oder zusätzliche Stützmaterialien gemäß dem Stand der Technik erforderlich sind. Through this solid construction material that already solidified component areas will be supported so that no support structures or additional supporting materials are required according to the prior art. Somit entfallen auch der Konstruktionsaufwand für die Planung und der Materialverbrauch derartiger Stützstrukturen bzw. Stützmaterialien. Thus also eliminates the design effort for the planning and the material consumption of such support structures or support materials. Da sich der Phasenübergang zwischen der flüssigen und der zweiten festen Phase nicht auf die erste feste Phase auswirkt, kann das fertig gestellte Bauteil anschließend in einfacher As the phase transition between the liquid and the second solid phase has no effect on the first solid phase, the component can then easily completed

Weise vom verbliebenen Aufbaumaterial getrennt werden, das hierzu lediglich wieder von der zweiten festen in die flüssige Phase überführt wird. Way be separated from the remaining structure material thereto only transferred again from the second solid to the liquid phase. Das dann flüssige Aufbaumaterial kann einfach abtropfen oder durch unter- stützende Maßnahmen, beispielsweise durch Abwaschen, vom Bauteil getrennt werden. The liquid then construction material can simply drip or be separated by supportive measures, for example by washing, from the component.

Der Begriff der Phase wird in der vorliegenden Patentanmeldung im Sinne eines klassischen Aggregat- zustandes (fest, flüssig, gasförmig) verwendet, um flüssige und feste Zustände des Aufbaumaterials zu unterscheiden. The concept of phase is in the present patent application in a classical physical state (solid, liquid, gas) used to distinguish liquid and solid states of the building material. So stellt beispielsweise ein Sol-Gel- Übergang keinen Phasenübergang im Sinne des vorgeschlagenen Verfahrens dar. Die unterschiedlichen For example, provides a sol-gel transition is no phase transition in terms of the proposed method. The different

Zustände bzw. Phasen können sich dabei nicht nur im States or phases can be not only in

Ordnungszustand sondern auch in der chemischen Verbindung unterscheiden. Ordered state but differ in the chemical compound.

Die Begriffe Strahlung beziehungsweise Bestrahlung inkludieren in der vorliegenden Patentanmeldung sowohl elektromagnetische Strahlung wie beispielsweise UV- oder visuelle Licht- oder Mikrowellenstrahlung als auch Teilchenstrahlung wie beispielsweise Elektronenstrahlung. The terms radiation or radiation include in the present patent application both electromagnetic radiation such as UV or visual light or microwave radiation and particle radiation such as electron beams. Strahltührungs- und Strahltokussierungs- einrichtungen bezeichnen beispielsweise für elektromagnetische Strahlung eine Anordnung von Optiken und für Teilchenstrahlung eine Anordnung von elektrischen oder magnetischen Feldern. Strahltührungs- and Strahltokussierungs- facilities denote, for example, electromagnetic radiation, an array of optical and particle radiation, an array of electric or magnetic fields.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Aufbaumaterial bzw. die darin enthaltene, die Verfestigung bestimmende Materialkomponente so gewählt, dass der weitere Phasenübergang durch Erhitzen und/oder Abkühlen erzeugt werden kann. In a preferred embodiment of the method is the building material or contained therein, selected solidification determining material component so that the additional phase transition can be generated by heating and / or cooling. Es kann sich hierbei somit um den rein physikalischen Prozess des Schmelzens und Erstarrens handeln. It may be the purely physical process of melting and solidifying this thus. Damit wird dieser Phasenüber- gang je nach Umgebungstemperatur bei der generativen Fertigung und Schmelz- bzw. Erstarrungspunkt des Thus, this phase transition depending on the ambient temperature in the additive manufacturing and melting or solidifying point of

Aufbaumaterials entweder durch Temperaturerhöhung von der zweiten festen Phase in die flüssige Phase oder durch Abkühlung von der flüssigen in die zweite feste Phase überführt. transferred build material, either by increasing the temperature of the second solid phase to the liquid phase or by cooling of the liquid in the second solid phase. Der jeweils entgegen gesetzte Übergang kann je nach Umgebungstemperatur automatisch erfolgen, sobald nicht mehr gekühlt oder nicht mehr erhitzt wird. The transition respectively opposite can be performed automatically depending on ambient temperature, will soon no longer cooled or no longer heated. So kann beispielsweise das Aufbaumaterial für jede Schicht in bereits erhitzter Form flüssig aufgetragen werden und kühlt dann aufgrund einer niedrigeren For example, the building material is applied in liquid form for each layer in already heated mold and then cools as a result of lower

Umgebungstemperatur unter Bildung der zweiten festen Phase automatisch ab. Ambient temperature to form the second solid phase automatically. Die Abkühlung kann selbstverständlich auch durch explizite Kühlung beschleunigt werden . The cooling may of course be accelerated by cooling explicit.

Bevorzugt wird ein photo-vernetzbares Aufbau ^¬ material gewählt, beispielsweise ein aus mehreren Preferably, a photo-cross-linkable structure ^¬ material is chosen, for example, a plurality of

Komponenten bestehender Photoharz, das durch Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur einen Phasenübergang von fest zu flüssig und umgekehrt realisieren kann. Components existing photographic resin which can be realized by increasing or decreasing the temperature a phase transition from solid to liquid and vice versa. Dadurch kann dieses Aufbaumaterial Steuer- bzw. As a result, this construction material control or

einstellbar entweder als festes Stützmaterial oder als flüssiges Aufbaumaterial für das Bauteil verwendet werden. be adjustable either used as a solid support material or a liquid building material for the component. Alternativ kann auch ein Aufbaumaterial gewählt werden, dessen Phasenübergang zB durch Druckänderung oder andere äußere Einwirkungen ausgelöst werden kann. Alternatively, a construction material can be selected, the phase transition can be triggered for example by pressure changes or other external factors. So kann beispielsweise auch ein Material eingesetzt werden, das im Grundzustand fest ist und durch eine geeignete Bestrahlung einen Phasenübergang von fest zu flüssig erfährt, indem zB Quervernetzungen temporär gelöst oder photo-induzierte Umlagerungsreaktionen ausgelöst werden. For example, a material can be used which is solid in the ground state and by an appropriate radiation a phase transition from solid to liquid learns by example crosslinks solved temporarily or photo-induced rearrangement reactions. Anschließend erfolgt dann durch eine zweite Bestrahlung der eigentliche Aushärtungsprozess für den Aufbau des Bauteils durch Vernetzungs- /Polymerisationsreaktionen der Monomere/ Präpolymere im flüssigen Zustand. This is then followed by a second exposure of the actual curing process for the development of the component by crosslinking / polymerization of the monomers / prepolymers in the liquid state. Nach Beendigung der ersten After completion of the first

Bestrahlung kehrt der nicht-polymerisierte Grundstoff des Ausgangsmaterials aus der Flüssigphase wieder in die feste Phase zurück und bildet dadurch das Stütz ^¬ material. Irradiation returns the unpolymerized raw material of the raw material from the liquid phase back into the solid phase back, thereby forming the supporting material ^¬. Auch Aufbaumaterial , in das ferromagnetische Nanopartikel eingebracht werden und das durch Induktion mittels hochfrequenter magnetischer Felder ortsselektiv verflüssigt wird, lässt sich beispielsweise für das vorgeschlagene Verfahren verwenden. Also building material, are introduced into the ferromagnetic nanoparticles and is liquefied site-selectively by means of high frequency induction fields, can be used for example for the proposed method. Auch andere Others too

Materialien, wie zum Beispiel polare oder polarisierbare Materialien, die sich durch elektromagnetische Strahlung, zB durch Mikrowellenstrahlung in einen anderen Phasenzustand überführen lassen, können für das vorgeschlagene Verfahren verwendet werden. Materials, such as polar or polarizable materials that can be converted by electromagnetic radiation, eg by microwave radiation in a different phase state can be used for the proposed method. Mögliche Materialklassen für das Aufbaumaterial bzw. die die Verfestigung bestimmende Material ^¬ komponente sind Polymere, Präpolymere oder Monomere mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen, wie Epoxide (Glycidylether) , Acrylate, Methacrylate, Vinylether, Allylether, Thiole, Norbornene, Proteine sowie andere insbesondere biologische Stoffe, die bei Bestrahlung mit UV-Licht direkt und/oder in Kombination mit einem Photo-Initiator chemisch vernetzen oder polymerisieren . Possible classes of materials for the building material or the solidification determining material ^¬ component are polymers, prepolymers or monomers having one or more functional groups, such as epoxides (glycidyl ether), acrylates, methacrylates, vinyl ethers, allyl ethers, thiols, norbornenes, proteins as well as other particular biological substances which directly and / or chemically crosslink when irradiated with UV light in combination with a photo-initiator or polymerize. Zusätzlich können die verwendeten Aufbaumaterialien noch Absorber, Inhibitoren, Initiatoren, Reaktivverdünner, Weichmacher, Lösungsmittel und andere In addition, the construction materials used still absorbers, inhibitors, initiators, reactive diluents, plasticizers, solvents and others can

Zusätze wie zum Beispiel Nanopartikel enthalten. Additives such as contain nanoparticles. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des In an advantageous embodiment of the

Verfahrens wird das Aufbaumaterial für jede Schicht zunächst in flüssiger Form als zusammenhängende Schicht aufgetragen, in der flüssigen Form dann ortsselektiv bestrahlt und nach Bildung der verfestigten Bauteil- bereiche der Schicht (erste feste Phase) in den Process the building material for each layer is first applied in liquid form as a continuous layer, then irradiated site-selectively in the liquid form and after formation of the solidified component areas of the layer (first solid phase) in the

verbleibenden Bereichen in die zweite Phase überführt. remaining regions transferred to the second phase. Diese Überführung kann durch gezielte aktive Kühlung der jeweiligen Schicht oder auch aufgrund der This transfer can through targeted active cooling of the respective layer or because of

Umgebungs- bzw. Bauraumtemperatur erfolgen, die dann unterhalb der Erstarrungstemperatur des flüssigen Ambient or space temperature occur, which then below the solidification temperature of the liquid

Aufbaumaterials liegen muss. must be the building material.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Aufbaumaterial ebenfalls für jede Schicht zunächst in flüssiger Form als zusammenhängende Schicht aufge ^¬ tragen und anschließend vollflächig, dh über die gesamte Schicht, in die zweite feste Phase überführt. In a further advantageous embodiment, the building material is also for each layer initially as a coherent layer positioned ^¬ wear in liquid form and then the entire surface, ie transferred over the entire layer, the second solid phase. Die gesamte neu aufgetragene Schicht liegt dann in fester Form in der zweiten festen Phase vor. The entire newly applied layer is then in solid form in the second solid phase. Dies kann wiederum durch aktive Kühlung oder auch aufgrund einer Bauraumtemperatur erfolgen, die unterhalb des Again, this can be done by active cooling or due to a space temperature, below the

Erstarrungspunktes der flüssigen Phase liegt. Solidification point of the liquid phase is.

Alternativ kann das Aufbaumaterial auch in Form einer Folie auf die vorhergehende Schicht aufgetragen werden. Alternatively, the building material may also be applied in the form of a film on the previous layer. Anschließend werden die Bereiche der Schicht, die für die Fertigung des Bauteils in die erste feste Phase überführt werden müssen, ortsselektiv aufgeschmolzen und in der flüssigen Form dann zur Überführung in die erste feste Phase entsprechend bestrahlt. Subsequently, the areas of the layer which must be transferred for the manufacture of the component in the first solid phase, site-selectively melted and then irradiated according to the transfer to the first solid phase in the liquid form. Dies kann beispielsweise durch mehrere Strahlquellen oder auch nur mit einer Strahlquelle erfolgen, die mehrere This can be done for example by a plurality of radiation sources, or even with a beam source, the more

Wellenlängen (> 2) aufweist, beispielsweise einem Wavelengths (> 2), for example, a

Mikrochip-Laser mit Nd:YAG Grundwelle (1064nm) und einer Frequenzvervielfachten Strahlung (zB 355nm) . Microchip laser with Nd: YAG fundamental wave (1064 nm) and a frequency-radiation (eg 355 nm). Weiterhin kann das Aufschmelzen durch andere Furthermore, the melting can be obtained by other

Energiequellen, wie Induktion oder Mikrowellenstrahlung oder auch durch Infrarotbestrahlung erfolgen. Energy sources, such as induction or microwave radiation or by infrared radiation occur.

Die für die Durchführung des Verfahrens ausge ^¬ bildete Anordnung umfasst einen Bearbeitungskopf, der eine Auftragsvorrichtung für den flächigen Auftrag des Aufbaumaterials auf eine Bauplattform oder darauf bereits aufgebaute Bauteilbereiche aufweist und über eine Bearbeitungsebene bewegbar ist, eine Strahl- führungs- und/oder Fokussierungseinrichtung für die Projektion oder Fokussierung der Strahlung in die For carrying out the process out ^¬ formed assembly comprises a machining head having an application device for the surface application of the building material to a building platform or on already established component areas and a working plane is moved, a beam guiding and / or focusing device for the projection or focussing of the radiation in the

Bearbeitungsebene und die Bauplattform für den Aufbau der Bauteile. Working plane and the building platform for the construction of the components. Die Strahlführungs- und/oder Fokus ^¬ sierungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie eine ortsselektive Bestrahlung der Bearbeitungsebene The beam guidance and / or focus ^¬ sierungseinrichtung is formed so that it has a site-selective irradiation of the working plane

ermöglicht. allows. Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Kühl- und/oder eine Heizvorrichtung aufweist, mit der aufgebrachtes Aufbaumaterial gekühlt oder ortsselektiv erhitzt werden kann. The arrangement is characterized in that it comprises a cooling and / or heating device, can be cooled with the applied construction material or heated spatially selective. Hierbei kann die Kühl- und/oder Heizvorrichtung auch am Bearbeitungskopf angebracht oder in den Bearbeitungskopf integriert sein. Here, the cooling and / or heating device can also be mounted on the machining head or integrated in the tool head. Dies gilt auch für die Strahlführungs- und/oder Fokussierungseinrichtung . This also applies to the beam guidance and / or focusing device.

Das Verfahren und die zugehörige Anordnung lassen sich für alle Anwendungsgebiete einsetzen, in denen dreidimensionale Objekte durch generative Fertigung erzeugt werden sollen. The method and the associated arrangement can be used for all applications in which three-dimensional objects to be produced by additive manufacturing. Dies betrifft beispielsweise die generative Fertigung von Kunststoffbauteilen als This concerns for example the additive manufacturing of plastic components as

Prototyp, als Kleinserienprodukt, als verlorene Form oder auch sonstige Kunststoffteile . Prototype, a small series product, as a lost form or other plastic parts. Beispielhafte exemplary

Anwendungsgebiete sind die Schmuckindustrie, die Fields of application are the jewelry industry,

Fertigung von Bauteilen in Dentallaboren oder die Production of components in dental laboratories or

Fertigung von Kunststoffgehäusen für Sensoren und anderen Bauteilen. Manufacturing of plastic enclosures for sensors and other components.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings

Das vorgeschlagene Verfahren sowie die zugehörige Anordnung werden nachfolgend anhand von Ausführungs ^¬ beispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. The proposed method and the associated arrangement are explained in further detail in conjunction with the drawings based on embodiment examples ^¬. Hierbei zeigen: In the figures:

Fig. 1 ein erstes Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens anhand einer schematischen Darstellung; 1 shows a first example of the implementation of the proposed method with reference to a schematic representation. Fig. 2 einen Vergleich der Fertigung mehrerer 3D-Bauteile zwischen einem konventio ^¬ nellen Verfahren und dem vorgeschlagenen Verfahren; Figure 2 shows a comparison of the production of several 3D components between a conven ^¬ tional method and the proposed method.

Fig. 3 ein Beispiel für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens; 3 shows an example for the implementation of the proposed method.

Fig. 4 ein weiteres Beispiel für die Durch- führung des vorgeschlagenen Verfahrens; Figure 4 shows another example of the implementation of the proposed method.

Fig. 5 ein Beispiel für einen Bearbeitungskopf zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ; Figure 5 is an example of a processing head for performing the proposed method.

Fig. 6 ein weiteres Beispiel für die Durch ^¬ führung des vorgeschlagenen Verfahrens; 6 shows another example of the through ^¬ guide of the proposed method.

Fig. 7 ein weiteres Beispiel für die Durch- führung des vorgeschlagenen Verfahrens; Figure 7 is another example of the implementation of the proposed method.

Fig. 8 ein weiteres Beispiel für die Durch ^¬ führung des vorgeschlagenen Verfahrens; 8 shows another example of the through ^¬ guide of the proposed method. Fig. 9 ein weiteres Beispiel für die Durch ^¬ führung des vorgeschlagenen Verfahrens; 9 shows another example of the through ^¬ guide of the proposed method.

Fig. 10 zwei Beispiele für den Aufbau und die FIG. 10 shows two examples of the structure and

Bewegung von Bearbeitungsköpfen für die Durchführung des vorgeschlagenen Movement of machining heads for the implementation of the proposed

Verfahrens; process; und Fig. 11 ein weiteres Beispiel für den Aufbau eines Bearbeitungskopfes beim and Fig. 11 shows another example of the construction of a machining head in

vorgeschlagenen Verfahren bzw. der zugehörigen Anordnung. proposed method and the associated arrangement.

Wege zur Ausführung der Erfindung WAYS OF CARRYING OUT OF THE INVENTION

Im Folgenden werden das vorgeschlagene Verfahren, im Folgenden auch als 3D-Druck bezeichnet, sowie die zugehörige Anordnung am Beispiel eines Aufbaumaterials nochmals näher erläutert, bei dem der weitere Below, the proposed method, hereinafter referred to as 3D printing, as well as the associated arrangement are the example of a building material explained again in detail, in which the more

Phasenübergang zwischen der zweiten festen Phase und der flüssigen Phase durch thermische Verflüssigung erfolgt. Phase transition between the second solid phase and the liquid phase is carried out by thermal liquefaction. Das als Aufbaumaterial verwendete Photoharz hat einen Schmelzpunkt T _M , der zwischen den The Photo resin used as building material has a melting point T _M, of between

Temperaturen ΤΊ und T ₂ liegt. Temperatures ΤΊ and T _2. Als beispielhafte Exemplary

Photoharzformulierung (hier auf Acrylatbasis ) sei eine Kombination aus Poly (ethylenglycol ) methyletheracrylat (M _N =480g/mol; CAS 32171-39-4; T _M: 6-7°C) als die Photo resin formulation (here on acrylate) is a combination of poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate (M _N = 480g / mol; CAS 32171-39-4; T _M: 6-7 ° C) than the

Verfestigung bestimmende Materialkomponente, Photo- initiator Diphenyl (2, 4, 6-trimethyl-benzoyl) phosphin oxid (zB 1 Massen-%) und dem Aborber Orasol ^® Orange genannt, welche bei ΤΊ (< 6°C) eine feste Phase Determining solidifying material component, photo- initiator diphenyl (2, 4, 6-trimethyl-benzoyl) phosphine oxide (for example, 1 mass%) and the called Aborber Orasol Orange ^®, which at ΤΊ (<6 ° C) a solid phase

ausbildet und bei T ₂ (zB Raumtemperatur) eine flüssige Phase ausbildet. and forming at T ₂ (for example, room temperature) forming a liquid phase.

Im Bauraum 1 wird die Temperatur ΤΊ eingestellt, bei der das Photoharz fest ist (ΤΊ < T _M ) . In space 1 the temperature ΤΊ is set, in which the resin is firmly Photo (ΤΊ <T _M). Mit einem optional beheizbaren Flächen-Beschichter 2 wird eine dünne Schicht des Photoharzes bei der Temperatur T ₂ , bei der das Photoharz flüssig ist, flächig auf die With an optionally heatable surfaces coater 2, a thin layer of the photosensitive resin at the temperature T ₂ at which the photosensitive resin is liquid, on the surface

Bauplattform bzw. bereits verfestigtes Aufbaumaterial aufgetragen. Building platform or already solidified build material applied. Durch den Temperaturunterschied zum Due to the temperature difference to

Bauraum 1 verfestigt sich das Harz nach einer gewissen Zeit durch Abkühlung unter T _M und bildet dabei das Stützmaterial für das Bauteil. Space 1 solidifies the resin after a certain time by cooling below T _m, and forms the support material for the component. Figur 1 zeigt 1 shows

schematisch das bereits verfestigte Photoharz 4 mit der Temperatur ΤΊ, auf die jeweils die neue Schicht des flüssigen Photoharzes 3 mit der Temperatur T2 über den Flächen-Beschichter 2 aufgebracht wird, der ein schematically the already solidified photoresin 4 with the temperature ΤΊ is applied to each of the new layer of the liquid photo resin 3 with the temperature T2 on the surfaces coater 2, the a

entsprechendes Harzreservoir mit flüssigem Photoharz umfasst. includes corresponding resin reservoir with liquid Photo resin. Schichtbereiche, die zur Schicht des zu erzeugenden Bauteils bzw. Objekts gehören, werden unmittelbar nach dem Auftragen und vor dem physikalischen Erstarren mit einer Lichtquelle selektiv bestrahlt. Layer regions that belong to the layer of the component to be produced or object can be selectively irradiated immediately after application and before the physical solidification with a light source. Damit die Bestrahlung in einer flüssigen Phase der Schicht erfolgt, kann die aufgetragene Thus, the irradiation is carried out in a liquid phase of the layer, the applied

Schicht kurz vor der Polymerisierung mittels einer strukturierten Heizquelle oder einer scannenden Layer just before the polymerization by means of a structured heating source or a scanning

Heizquelle, zB mit einem scannenden Diodenlaser oder einer anderen scannenden oder flächigen Strahlungsquelle, selektiv geheizt und dadurch flüssig gehalten oder wieder verflüssigt werden. Heating source, for example be a diode laser scanning or other scan or planar radiation source selectively heated and thereby kept liquid or liquefied again.

Die Bestrahlung bzw. Belichtung zur Aushärtung bzw. Polymerisierung, dh zur Erzeugung der ersten festen Phase, kann mit Methoden erfolgen, wie sie auch bei der SLA oder der DLP eingesetzt werden. The irradiation or exposure to curing or polymerization, ie for forming the first solid phase can be effected by methods such as are also used in the SLA or the DLP. Die The

Bestrahlung kann auch mit einer modulierten, linearen Irradiation can also having a modulated, linear

Lichtquelle, beispielsweise einem modulierten Laser mit einem Polygon-Scanner, hinter (bzgl. der Vorschubrichtung des Flächen-Beschichters) oder parallel zum Flächen-Beschichter oder mit jeder anderen lokalen Bestrahlungsart erfolgen. Light source, such as a modulated laser done with a polygon scanner, (concerning. The feed direction of the faces coater) behind or parallel to the faces coater or with any other local type of irradiation. Bei der entsprechenden In the corresponding

Belichtung bzw. Bestrahlung des Photoharzes verfestigt sich das Harz durch eine photochemisch induzierte Exposure or irradiation of the photosensitive resin solidifies the resin by a photochemically induced

Polymerisation oder Vernetzung und geht damit in die erste feste Phase über. Polymerization or crosslinking and thus goes over into the first solid phase. Die Bestrahlung wandelt somit das Photoharz vom Stütz- zum Bauteilmaterial. Irradiation thus converts the photo resin from the support to the component material. So kann ohne Stützstrukturen ein schichtweiser Aufbau eines Bauteils oder Objekts umgesetzt werden. Thus it can be implemented without support structures a layered structure of a component or object. Nach selektiver Verfestigung durch Polymerisation wird das übrige After selective hardening by polymerization, the rest

Baumaterial durch Ausschalten der Heizquelle als Building material by switching off the heat source as

Stützmaterial wieder verfestigt. Supporting material solidifies again.

Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass die jeweils aufgetragene flüssige Schicht mittels eines flächigen Kühlelements, beispielsweise mit einem Peltier-Kühler, direkt nach dem Auftrag eingefroren bzw. verfestigt wird. The process can also be carried out so that each applied liquid layer is frozen or solidified by a flat cooling element, for example with a Peltier cooler, immediately after the application. Dies hat den Vorteil, dass sich durch gezielte Kühlung homogene Temperatur- bzw. This has the advantage that through targeted cooling homogeneous temperature or

Schichtdickenverteilungen realisieren lassen. be realized layer thickness distributions. Direkt hinter der Kühlung (bzgl. der Vorschubrichtung des Flächen-Beschichters) wird die in die zweite feste Phase verfestigte Schicht mittels einer lokalen Heiz ^¬ quelle wieder verflüssigt und direkt im Anschluss bzw. zeitgleich selektiv durch entsprechende Bestrahlung in die erste feste Phase überführt, dh polymerisiert . Directly behind the cooling (wrt. The feed direction of the faces coater) which solidified in the second solid phase layer is liquefied by means of a local heating ^¬ source again and transferred selectively directly after or at the same time by appropriate irradiation in the first solid phase, ie, polymerized. Bei nicht vollständiger Polymerisierung kann hierdurch insbesondere die jeweils darunter liegende Schicht lokal an deren Oberfläche wieder geringfügig In incomplete polymerization can hereby in particular the respective underlying layer locally on their surface slightly again

verflüssigt und damit die Anbindung an den Untergrund verbessert werden. liquefy, thereby improving the connection to the ground. Eine Einstellung von Verflüssigungs ^¬ tiefe und Polymerisierungstiefe kann dabei durch die Einstellung der Heiz- bzw. Bestrahlungsleistung bzw. Bestrahlungsenergie und der Absorptionseigenschaften des Bau- bzw. Stützmaterials erfolgen. A setting of liquefaction ^¬ deep and Polymerisierungstiefe can be effected by adjusting the heating or irradiation power or irradiation energy and the absorption characteristics of the construction or support material.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Another advantage of the proposed

Verfahrens besteht in der einfachen Trennung von Stütz- und Bauteilmaterial, da die nicht belichteten Teile des Harzes beim Aufwärmen oberhalb T _M flüssig werden und dann vom Objekt bzw. Bauteil tropfen. Method is the simple separation of support and component material because the non-exposed parts of the resin during heating above T _M are liquid and then drop the object or component. Im Idealfall können diese Teile des Harzes aufgefangen und für den nächsten Prozess wieder verwendet werden. Ideally, these pieces can be collected and the resin used for the next process again. Eine A

Bedingung für die Wiederverwendung ist, dass das verwendete Harz durch die thermischen Übergänge Condition for the reuse is that the resin used by the thermal transitions

zwischen ΤΊ und T ₂ keine chemische Änderung erfährt, sondern nur durch Bestrahlung mit einer geeigneten Strahlquelle. between ΤΊ and T ₂ does not undergo chemical change, but only by irradiation of a suitable radiation source.

Im Vergleich zu den bisherigen Techniken der Compared to the prior techniques of

SLA/DLP oder auch der SLM-Technologie bietet das vorgeschlagene Verfahren die Möglichkeit, frei im SLA / DLP or the SLM technology, the proposed method the possibility freely

Volumen aufzubauen. build volume. Bei einer Fertigung mit einer In a production with a

Vielzahl von Bauteilen können diese frei und Volumen angeordnet (dichte Packung) und aufgebaut bzw. gedruckt werden, da keine Stützstrukturen benötigt werden. Variety of components can freely arranged and volume (dense packing) and are built or printed, since no support structures are needed. Die gesamte Bauhöhe richtet sich dann nach Anzahl und Höhe der Bauteile. The overall height is then determined by the number and amount of the components. Figur 2 zeigt hierzu einen Vergleich zwischen der Herstellung von verfestigten Bauteilen 24 bei der generativen Fertigung mit den bekannten 2 shows this, a comparison between the production of solidified structural components 24 in the generative production with the known

Techniken wie DLP, SLM und SLA (linke Abbildung) und der Herstellung der Bauteile 24 mit dem vorgeschlagenen Verfahren (rechte Abbildung) . Techniques such as DLP, SLM and SLA (left Figure) and the preparation of the members 24 with the proposed method (right panel). Durch die Nutzung des eingesetzten Aufbaumaterials als Stützmaterial in der zweiten festen Phase 4 kann das Bauvolumen 1 wesentlich besser ausgenutzt werden, wie dies aus der Figur ersichtlich ist. By using the building material used as support material in the second solid phase 4 construction volume 1 can be utilized much better, as can be seen from the figure. Die Bestrahlung 8 ist in der Figur ebenso angedeutet wie die Bauplattform 6, das flüssige Photoharz 3 sowie die Bereiche 7 mit Stützstrukturen bei den herkömmlichen Verfahren. Irradiation 8 in the figure is also indicated as the build platform 6, the liquid photoresin 3 and the portions 7 with the support structures in the conventional methods. Figur 3 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Bauteils bei der Bestrahlung der jeweils aufgetragenen Schicht von oben. Figure 3 schematically shows an example of the structure of a component during the irradiation of each applied layer from above. Die Figur zeigt hierbei drei bereits aufgebrachte Schichten, in denen die zur ersten festen Phase verfestigten Bereiche 5 des The figure here shows three already applied layers, where the first solid phase solidified portions of 5

Bauteils durch das umliegende in der zweiten festen Phase 4 vorliegende Aufbaumaterial gestützt werden. This building material component are supported by the surrounding in the second solid phase. 4 Auf die jeweils oberste Schicht wird dabei mit dem Flächen- Beschichter 2 verflüssigtes Aufbaumaterial bzw. is on the uppermost layer while the area- coater 2 liquefied building material or

Photoharz 3 jeweils neu aufgetragen und anschließend durch die Bestrahlung 8 in den gewünschten Bereichen zur Bildung des Bauteils verfestigt. Photo 3 resin respectively reapplied and then solidified by the radiation 8 in the desired areas to form the component. Die dann noch flüssigen Bereiche des Aufbaumaterials werden in die zweite feste Phase 4 überführt, da sie unter den The then unnecessary portions of the building material to be transferred to the second solid phase 4, as it among the

Schmelzpunkt abkühlen, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert wurde. cool melting point, as was explained above in connection with FIG. 1 Die Vorschubrichtung 14 des Flächen-Beschichters 2 ist in der Figur ebenso angedeutet wie die Zuführung 9 für den als Aufbau ^¬ material eingesetzten Photoharz. The feed direction 14 of the surfaces coater 2 in the figure is also indicated as the feed 9 for the photoresin used as construction material ^¬. Dieser Photoharz wird als Monomer/Präpolymer, beispielsweise in Form einer This photo is a resin as a monomer / prepolymer, for example in the form

Schüttung, in den Flächen-Beschichter 2 eingebracht und dort durch Aufheizung verflüssigt. Bed, introduced into the coater surfaces 2 and there liquefied by heating. Der Photoharz kann selbstverständlich auch bereits in flüssiger Form dem Flächen-Beschichter 2 zugeführt werden. The photo resin can of course also been fed to the surfaces coater 2 in liquid form.

Je nach Ausgestaltung der Anordnung zur generativen Fertigung ist auch eine Bestrahlung von unten möglich, wie dies schematisch in der Figur 4 dargestellt ist. Depending on the configuration of the arrangement for generative manufacturing, irradiation from below is possible, as is schematically shown in FIG. 4 Hierbei verfügt die Anordnung über eine bewegliche Bauplattform 10 sowie im unteren Bereich des Bauraumbehältnisses entsprechende Zuläufe 9 für das Monomer/Präpolymer. Here, the arrangement has a moveable build platform 10 and the bottom of the container space corresponding inlets 9 of the monomer / prepolymer. Die Bestrahlung 8 erfolgt hierbei durch eine entsprechende optisch transparente Scheibe des Bauraumbehältnisses von unten. Irradiation 8 takes place here by a corresponding optically transparent slice of space container from below. Das Baumaterial wird hierbei in flüssiger Form jeweils unten eingebracht und entsprechend durch Bestrahlung an den gewünschten The building material is in this case introduced in liquid form respectively the bottom and accordingly to the desired by irradiation

Stellen ausgehärtet. Ask cured. Die benachbarten Bereiche kühlen wiederum aufgrund der Bauraumtemperatur ab, die auch hier unterhalb des Schmelzpunktes des Photoharzes liegt. The adjacent portions cool in turn on the basis of the space temperature which is here below the melting point of the photosensitive resin. Nach der Verfestigung einer Schicht wird die Bauplattform 10 um eine Schichtdicke nach oben bewegt und der Prozess beginnt von neuem. After solidification a layer building platform 10 is a layer thickness is moved upward and the process begins anew.

Figur 5 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Flächen-Beschichters 2, der bei der Beschichtung in der Vorschubrichtung 14 bewegt wird. Figure 5 shows an example of the structure of the junction-coater 2, which is moved during the coating in the feed direction fourteenth Dieser Beschichter verfügt in diesem Beispiel über das Auftragsvorrichtung für das flüssige Harz, hinter die optional ein Heiz ^¬ element 13 und - ebenfalls optional - ein Kühlelement 12 angeordnet sein können. This coater has in this example over the device for applying the liquid resin after the optional ^¬ a heating element 13 and - also optional - a cooling element may be arranged 12th Die Bestrahlung erfolgt über die in diesem Flächen-Beschichter in diesem Beispiel integrierte Lichtquelle 11. Durch den Flächen- Beschichter 2 wird über die Auftragsvorrichtung das flüssige Harz mit der Temperatur T2 auf die Unterlage aufgebracht, während der Flächen-Beschichter in The irradiation is carried on the surfaces in this coater built in this example, light source 11, through the floor space coater 2 is applied over the coating apparatus, the liquid resin with the temperature T2 on the base, while the surfaces coater in

Vorschubrichtung 14 bewegt wird. Feeding direction is moved 14th Durch das optionale Heizelement 13 kann sichergestellt werden, dass die aufgebrachte Schicht in jedem Falle unmittelbar vor der Bestrahlung durch die Lichtquelle 11 in flüssigem The optional heating element 13 can be ensured that the applied layer in each case, directly prior to irradiation by the light source 11 in the liquid

Zustand vorliegt. State. Unmittelbar hinter der ortsselektiven Bestrahlung können die verbleibenden flüssigen Bereiche dann schnell durch das ebenfalls optionale Kühlelement 12 auf die Temperatur ΤΊ abgekühlt werden, bei der die nicht belichteten noch flüssigen Bereiche in die zweite feste Phase übergehen und somit das Bauteil bzw. die bereits fertiggestellten Bauteilbereiche stützen. Immediately behind the location-selective irradiation, the remaining liquid portions are then quickly cooled by the also optional cooling element 12 to the temperature ΤΊ in the unexposed still pass unnecessary portions in the second solid phase, thereby supporting the component or the already completed part areas , Figur 6 zeigt ein allgemeines Beispiel für die Bestrahlung der gewünschten Bereiche mit einer Figure 6 shows a general example of the irradiation of the desired regions with a

Strahlquelle 16. Der Strahl wird durch eine Strahl- führungs- und Strahlfokussierungseinrichtung 17 auf das flüssige Harz 3 geleitet, welches über einen Flächen- Beschichter 2, der sich in Vorschubrichtung 14 bewegt, auf das feste Harz 4 beziehungsweise 5 aufgetragen wird . Ray source 16. The beam is management by a blast and beam focusing means 17 directed to the liquid resin 3, which is applied via an area- coater 2, which moves in the direction 14, on the solid resin 4 5, respectively.

Figur 7 zeigt ein Beispiel für die Bestrahlung der gewünschten Bereiche zur Bildung des Bauteils mit einem Laser 18, einem Scanner 19 und einer telezentrischen F- Theta-Linse 20. Dies entspricht der Bestrahlungstechnik der SLA. 7 shows an example of the irradiation of the desired regions in the formation of the component with a laser 18, a scanner 19 and a telecentric f-theta lens 20. This corresponds to the exposure technique of the SLA. In der Figur ist wiederum der Flächen- Beschichter 2 zu erkennen, der über die jeweils oberste verfestigte Schicht zum Auftrag einer neuen flüssigen Photoharzschicht in Vorschubrichtung 14 bewegt wird. In the figure, in turn, is the area- coater 2 to recognize the moves over the uppermost layer solidified on the offer of a new liquid photopolymer resin layer in the direction of 14th Eine Bestrahlung kann auch mittels Projektion erfolgen, wie dies in Figur 8 schematisch angedeutet ist. Irradiation can also take place by means of projection, as is schematically indicated in FIG. 8 Hierbei wird ein Projektor 21 eingesetzt, der direkt oder über einen Spiegel 22 die jeweils oberste durch den Flächen-Beschichter 2 aufgetragene flüssige Schicht des Photoharzes in den gewünschten, durch das Bauteil vorgegebenen Bereichen belichtet. Here, a projector 21 is used, the exposed directly or via a mirror 22, the uppermost applied by the surfaces coater 2 liquid layer of the photo resin in the desired, predetermined by the component regions.

In Figur 7 wurde die Bestrahlungseinrichtung separat vom Flächen-Beschichter 2 gezeigt. In Figure 7, the radiation device has been shown separately from the coater surfaces. 2 Es besteht auch die Möglichkeit, die Bestrahlungseinrichtung direkt am Flächen-Beschichter 2 anzubringen oder in diesen zu integrieren. There is also the possibility of attaching the irradiation device directly on surfaces coater 2 or integrated into this. Dies ist schematisch in Figur 9 angedeutet. This is schematically indicated in FIG. 9 Die Bestrahlungseinrichtung 23 kann hierbei beispielsweise einen ID-Scanner oder einen Polygon- Scanner und einen modulierten Laser oder einen The irradiation device 23 may eg an ID scanner or a polygon scanner and a modulated laser or a

kontinuierlichen Laser mit einer Ein-/Ausblendvor- richtung umfassen, mit der der Laserstrahl zur include continuous laser with an on / Ausblendvor- direction, with which the laser beam to

Bestrahlung entsprechend zeitweise ein- bzw. Irradiation temporarily switched either on or

ausgeblendet werden kann. can be hidden. Unter einer modulierten Under a modulated

Strahlquelle ist hierbei eine Strahlquelle zu Ray source is in this case a beam source to

verstehen, die hochfrequent ein- und ausgeschaltet wird. understand the high frequency is turned on and off. Dies kann über ein elektrisches Signal oder über einen mechanischen Shutter geschehen. This can be done by an electrical signal or a mechanical shutter. Bei Nutzung einer Ein- bzw. Ausblendtechnik wird ein Scanner phasenweise in eine Strahlenfalle, beispielsweise ein Blech, gelenkt, so dass der entsprechende Strahl bei By using an input or Ausblendtechnik a scanner is phased, directed into a beam trap, such as a sheet, so that the corresponding beam at

Ausblenden nicht die Harzschicht trifft. Blend does not make the resin layer. Der Laser selbst kann selbstverständlich auch außerhalb des The laser itself can of course also outside the

Flächen-Beschichters 2 angeordnet sein und die Laser ^¬ strahlung dann über eine Faser zur Bestrahlungseinrichtung 23 geführt werden. Faces coater 2 may be arranged and the laser radiation ^¬ are then passed through a fiber for irradiation device 23rd Figur 10 zeigt zwei Beispiele, in denen eine rotierbare Bauplattform 6 eingesetzt wird, deren Figure 10 shows two examples in which a rotatable building platform 6 is used, the

Rotationsrichtung 25 ebenfalls angedeutet ist. Rotation direction 25 is also indicated. In der linken Abbildung ist hierbei der in diesem Falle statische Flächen-Beschichter 2 zu erkennen, der die entsprechende Auftragsvorrichtung mit den Lichtquellen 11 umfasst. In the left figure in this case the static surfaces in this case coater 2 it can be seen that includes the corresponding application device with the light devices 11. Die Lichtquellen 11 sind in diesem Beispiel so angeordnet, dass sie bei Rotation der Bauplattform 6 bzgl. der Rotationsrichtung jeweils hinter der The light sources 11 are arranged in this example such that they during rotation with respect to the build platform. 6 the direction of rotation behind each of the

Auftragsvorrichtung liegen. Applicator lie. Weiterhin sind in diesem Beispiel auch die optionalen Kühlelemente 12 und Further, in this example the elements 12 and optional cooling

Heizelemente 13 angedeutet. Heating elements 13 are indicated. Während sich bei der While in the

Ausgestaltung der linken Abbildung der Flächen- Beschichter 2 über den gesamten Durchmesser der Bauplattform 6 erstreckt, wird bei dem Beispiel der rechten Abbildung ein Flächen-Beschichter 2 eingesetzt, der sich nur über den halben Durchmesser der Embodiment, the left figure of area extends coater 2 over the entire diameter of the build platform 6, a coater surfaces 2 used in the example illustrated on the right, of which only about half the diameter

Bauplattform 6 erstreckt. Building platform 6 extends. Durch die Rotation wird in diesem Falle dennoch die gesamte Oberfläche der Due to the rotation, in this case, however, the entire surface of the

Bauplattform 6 abgedeckt. Building platform 6 covered.

Figur 11 zeigt schließlich ein weiteres Beispiel eines Bearbeitungskopfes für das vorgeschlagene Figure 11 finally shows a further example of a machining head for the proposed

Verfahren bzw. die vorgeschlagenen Anordnung, bei dem am Flächen-Beschichter 2 ein Heizelement angeordnet ist, das durch eine IR-Lichtquelle 24 realisiert ist. Method and the proposed arrangement, in which the surfaces coater 2 is a heating element, which is realized by an IR light source 24th Sowohl der Strahl der IR-Lichtquelle 24 als auch der Strahl der für die Bestrahlung eingesetzten UV-Licht- quelle 11 werden über einen Strahlteiler übereinander gelegt und auf dem gleichen Strahlweg mit einem Scanner 19 auf die entsprechenden für die Bildung des Bauteils zu belichtenden Bereiche der aufgetragenen Schicht gerichtet. Both the jet of the IR light source 24 and the beam of the UV light used for the irradiation source 11 are superimposed via a beam splitter and on the same beam path to a scanner 19 to the corresponding for the formation of the component to be exposed portions of the coated layer directed. Auch hier umfasst der Flächen-Beschichter 2 die Auftragsvorrichtung sowie ein optionales Kühlelement 12. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt somit eine ortsselektive Aufheizung des Aufbaumaterials zur Also herein, the faces coater 2, the application device and an optional cooling element 12 thus takes place In this configuration, a site-selective heating of the building material to

Gewährleistung eines Bearbeitungsbereiches 15 mit flüssigem Photoharz einer definierten Temperatur bei gleichzeitiger Aushärtung durch entsprechende UV- Bestrahlung . Ensuring a working area 15 with liquid resin Photo of a defined temperature while curing by appropriate UV irradiation.

Das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Anordnung ermöglichen eine laterale Auflösung bei der generativen Fertigung, die der der bekannten The proposed method and the associated arrangement allow a lateral resolution in the generative production that of the known

Bestrahlungs- und 3D-Prozesse wie SLA oder DLP Irradiation and 3D processes like SLA or DLP

entspricht. equivalent. Es sind jedoch keine Stützstrukturen erforderlich, so dass erheblich Zeit und Kosten eingespart werden. However, no supporting structures are required, so that considerable time and costs are saved. Die Bauteile lassen sich frei im Volumen aufbauen, wodurch höhere Bauraten erreicht werden können. The components can be freely set up in volume, resulting in higher construction rates can be achieved. Des Weiteren können mehrere Baujobs hintereinander auf den jeweils vorherigen gestartet werden. Furthermore, several construction jobs can be successively launched on the respective previous. Dies ermöglicht dem Anwender Baujobs über einen Tag zu sammeln, hintereinander folgend zu drucken und anschließend über Nacht vom Stützmaterial (zweite feste Phase) zu entfernen. This allows the user to collect construction jobs over one day, one behind the other to print the following, and then remove from the overnight support material (second solid phase). Auch dies führt zu einer Kostenersparnis. This also leads to a cost saving. Für die Durchführung des Verfahrens steht eine Vielzahl von Materialien zur Verfügung. For carrying out the process, a variety of materials available.

Bezugs zeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Bauraum 1 space

2 Flächen-BeSchichter 2 faces coater

3 flüssiges Photoharz 3 liquid resin Photo

4 festes Photoharz in zweiter fester Phase 4 solid resin Photo in second solid phase

5 ausgehärtetes Photoharz (erste feste Phase) 5 Uncured Photo resin (first solid phase)

6 Bauplattform 6 build platform

7 Bereiche mit Stützstrukturen 7 Areas with support structures

8 Bestrahlung 8 irradiation

9 Harz-Zuführung/Zulauf 9 resin feed / feed

10 bewegliche Bauplattform 10 mobile construction platform

11 Lichtquelle 11 light source

12 Kühlelement 12 cooling element

13 Heizelement 13 heater

14 Vorschubrichtung 14 feed direction

15 Bearbeitungsbereich mit definierter Temperatur T2 15 machining area with a defined temperature T2

16 Strahlquelle 16 beam source

17 Strahlführungs- und Strahlfokussierungseinrichtung 17 beam guidance and beam focusing means

18 Laser 18 laser

19 Scanner 19 scanner

20 telezentrische Linse 20 telecentric lens

21 Proj ektor 21 Proj ector

22 Spiegel 22 levels

23 Bestrahlungseinrichtung 23 irradiator

24 IR-Lichtquelle 24 IR light source

25 Rotation der Bauplattform 25 Rotation of the build platform

26 Bauteil 26 component