DE102013002601A1

DE102013002601A1 - Method for producing three-dimensional component e.g. paper sheet, involves holding block by combined holding and positioning devices, when conveying and connecting individual layers

Info

Publication number: DE102013002601A1
Application number: DE201310002601
Authority: DE
Inventors: Andreas Hartmann
Original assignee: Solukon Ingenieure GbR
Current assignee: Solukon Ingenieure GbR
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-09-04

Abstract

The method involves connecting individual layers (5) to a block (12). The individual layers are conveyed in a feeding direction in accordance with connection result. Components (8) are separated from the block. The block is held by combined holding and positioning devices (2,11), when conveying and connecting the individual layers. The conveying of individual layers to block in feeding direction is continued by a film thickness. An independent claim is included for a device for producing three-dimensional component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen aus einzelnen Schichten, welche in einer Zuführrichtung zugeführt und schichtweise zu einem Block verbunden werden, welcher nach dem Verbinden mit einer neu zugeführten Schicht in einer Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke transportiert wird, wobei die Bauteile dann aus dem Block (12) herausgetrennt werden, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 6.The present invention relates to a method for producing three-dimensional components from individual layers, which are fed in a feed direction and connected in layers into a block, which is transported to a layer thickness after joining with a newly fed layer in a layer feed direction, wherein the Components then from the block ( 12 ), according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method according to claim 6.

Dabei werden wiederholt Schichten aus flächigem Material wie Papierblätter, Folien, Matten oder Bleche bzw. Platten zu einem Block verklebt und dann die Kontur eines Bauteilquerschnitts aus dem Block ausgeschnitten.In this case, layers of flat material such as paper sheets, foils, mats or sheets or plates are repeatedly glued to a block and then cut out the contour of a component cross-section of the block.

Durch Schichtbauverfahren können dreidimensionale Gegenstände, Bauteile oder Modelle mit Hilfe von Computerdaten hergestellt werden, indem wiederholt dünne Schichten aus flächigem Material wie Papierblättern, Folien, oder Blechen bzw. Platten verklebt und aus jeder einzelnen Schicht entsprechend der Schichtdaten der Bauteilquerschnitt ausgeschnitten wird.By means of layer construction methods, three-dimensional objects, components or models can be produced with the aid of computer data by repeatedly gluing thin layers of sheet material such as paper sheets, foils or sheets or plates and cutting out the component cross section from each individual layer in accordance with the layer data.

In der Regel wird im Bauprozess zunächst z. B. eine frische Folie auf das Baufeld aufgeklebt. Anschließend wird aus dieser Folie der erforderliche Bauteilquerschnitt als Kontur ausgeschnitten. Die Bereiche die nicht zum Bauteilquerschnitt gehören verbleiben bis zur Fertigstellung am Bauteil und stützen die nächste Schicht. Anschließend wird die Bauplattform um eine Schichtstärke bzw. um Folienstärke abgesenkt und eine neue Folie auf die zuletzt aufgetragene Folie aufgeklebt. Aus dieser neuen Folie wird entsprechend der neuen Schichtdaten der nächste Bauteilquerschnitt herausgeschnitten. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Volumenkörper bzw. das Bauteil fertig gestellt ist. An dieser Stelle wird der Volumenkörper als Verbund aus einzelnen Folien der Bauvorrichtung entnommen. Um an das Bauteil zu gelangen müssen alle Bereiche die nicht zum Bauteil gehören durch z. B. herausbrechen entfernt werden.As a rule, z. B. glued a fresh foil on the construction field. Subsequently, the required component cross-section is cut out of this film as a contour. The areas that do not belong to the component cross-section remain on the component until completion and support the next layer. Subsequently, the construction platform is lowered by one layer thickness or film thickness and a new film is glued onto the last applied film. From this new film, the next component cross-section is cut out according to the new layer data. This process is repeated until the solid or the component is completed. At this point, the solid is taken as a composite of individual films of the construction device. To get to the component must all areas that do not belong to the component by z. B. break away.

Die Schichten werden auf einer absenkbaren Bauplattform aufgebaut. Die Bauplattform wird von einer Z-Achse vertikal positioniert. Das Material kann der Bauplattform auf unterschiedliche Arten zugeführt werden. Die WO99/59812 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem das Material von einer Rolle der Vorrichtung zugeführt wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Material aus Magazinen ähnlich wie bei einem Kopiergerät zuzuführen.The layers are built on a lowerable building platform. The build platform is vertically positioned by a Z axis. The material can be supplied to the build platform in different ways. The WO99 / 59812 A1 describes a method in which the material is supplied from a roll to the apparatus. But it is also possible to supply the material from magazines similar to a copier.

Die Verklebung der einzelnen Schichten kann sowohl selektiv als auch flächig erfolgen. Bei selektivem Auftrag kann der Klebstoff nach dem Prinzip des XEROX^®-Verfahrens oder mit Tintenstahldruckköpfen oder mit einer beweglichen Auftragsvorrichtung wie z. B. in US 2011 0 094 441 A1 beschrieben, aufgebracht werden.The bonding of the individual layers can take place selectively as well as flatly. On selective application of adhesive may according to the principle of the XEROX ^® process or ink jet printing heads or with a movable application device such. In US 2011 0 094 441 A1 described, be applied.

Es kann aber auch ein thermisch aktivierbarer Klebstoff flächig auf dem Folienmaterial aufgetragen werden. Die Aktivierung von thermischen Klebstoffen erfolgt in der Regel über beheizte Walzen oder beheizte Platten, die den Schichtverbund zusammendrücken.However, it is also possible to apply a thermally activatable adhesive to the sheet material in a planar manner. The activation of thermal adhesives is usually via heated rollers or heated plates, which compress the laminate.

Die Schichtkontur kann mit Schleppmessern oder Fräsern an einem orthogonalen Achssystem, oder bewegten Laserstrahlen ausgeschnitten werden.The layer contour can be cut out with drag knives or cutters on an orthogonal axis system, or moving laser beams.

Die bisher bekannten Verfahren bauen die Teile auf einer absenkbaren Bauplattform auf. Die Bauplattform wird dabei von einer Z-Achse als Vorschubeinrichtung (z. B. ein Spindelantrieb ähnlich DE 10 2010 006 939 A1 ) in Schichtrichtung positioniert. Da der Hub der Z-Achse ist begrenzt ist, ist auch die Länge des Bauprozesses und damit auch die Bauteilabmessung in Schichtvorschubrichtung begrenzt. Ist ein Bauprozess abgeschlossen, muss das Bauteil der Produktionsanlage zunächst entnommen werden, bevor ein neuer Bauprozess aufgesetzt werden kann.The previously known methods build the parts on a lowerable building platform. The build platform is similar to a Z-axis as a feed device (eg a spindle drive DE 10 2010 006 939 A1 ) positioned in the layer direction. Since the stroke of the Z-axis is limited, the length of the construction process and thus also the component dimension in the layer feed direction is limited. Once a construction process has been completed, the component of the production plant must first be removed before a new construction process can begin.

Dadurch entstehen ungünstige Rüstkosten. Da ein Bauprozess sehr lange, beispielsweise fünfzehn Stunden dauern kann, ist es möglich, dass ein Bauprozess auch zu einem Zeitpunkt abgeschlossen wird, an dem kein Personal anwesend ist, um einen neuen Bauprozess zu beginnen. So können Produktionszeitverluste entstehen, die die Wirtschaftlichkeit der bisher bekannten Verfahren einschränken.This creates unfavorable setup costs. Since a construction process can take a very long time, for example, fifteen hours, it is possible for a construction process to be completed even at a time when there is no staff present to start a new construction process. Thus, production time losses can occur, which limit the efficiency of the previously known methods.

Ein weiteres Problem besteht in der Beschränkung hinsichtlich der Bauteilgröße. Sollen große Bauteile hergestellt werden, müssen einzelne Bauteilabschnitte zu einem Bauteil zusammen geklebt werden. Andernfalls müssen entsprechend große Anlagen mit entsprechend großer Anforderung an die Genauigkeit, hergestellt werden. Wird die Z-Achse direkt unter der Bauplattform angeordnet, wachsen die Anlagenabmessungen bei der Skalierung einer Anlage in vertikaler Richtung in doppeltem Maße.Another problem is the limitation in terms of component size. If large components are to be produced, individual component sections must be glued together to form a component. Otherwise, correspondingly large systems with a correspondingly high requirement for accuracy must be produced. If the Z-axis is placed directly under the build platform, the plant dimensions will increase twice as much when scaling a plant in the vertical direction.

Eine Lösung für dieses Problem wird in WO 2011 127 897 A2 beschrieben. Hier werden einzelne Schichten aus Partikelmaterial in einem bestimmten Winkel, der kleiner als der spezifische Schüttwinkel ist, auf horizontal bewegten Schüttungen aufgebracht. Der Bindungsmechanismus kann beispielsweise chemisch erfolgen, indem mit Drucktechnologie feinste Tröpfchen aus Kleber zielgenau auf festgelegte Bereiche der Pulverschichten aufgebracht werden. Die Schrift beschreibt auch ein Verfahren, in dem eine Folie von einer Rolle in einem Winkel auf einen Block fertig gestellter Bauteile aufgetragen wird. Der Winkel ist dabei kleiner als der Winkel in dem die Folie durch das Eigengewicht abrutschen kann. Somit ergeben sich sehr flache Winkel. Fertige Bauabschnitte müssen dabei mit einer Schneidvorrichtung abgetrennt werden. Werden lange Teile gebaut, müssen diese der Länge nach in Schichtvorschubrichtung angeordnet werden. Da die Schichten in einem sehr kleinen Winkel aufgetragen werden, entsteht zwischen zwei Bauteilen, die durch eine in der Schrift beschriebene Trennvorrichtung getrennt werden, eine große Materialanhäufung. Diese Materialanhäufung verursacht unwirtschaftliche Produktionszeiten und resultiert in einem signifikanten Materialverlust mit entsprechendem Entsorgungsaufwand.One solution to this problem will be in WO 2011 127 897 A2 described. Here, individual layers of particulate material at a certain angle, which is smaller than the specific angle of repose, applied to horizontally moving beds. The binding mechanism can be done, for example, chemically by using Printing technology finest droplets of adhesive can be applied accurately to specified areas of the powder layers. The document also describes a method in which a film is applied from a roll at an angle to a block of finished components. The angle is smaller than the angle in which the film can slip off by its own weight. This results in very shallow angles. Finished sections must be separated with a cutting device. If long parts are being built, they must be arranged lengthwise in the direction of advance of the layer. Since the layers are applied at a very small angle, a large accumulation of material occurs between two components which are separated by a separating device described in the specification. This accumulation of material causes uneconomic production times and results in a significant loss of material with corresponding disposal costs.

Weiterhin werden die einzelnen Schichten in der Regel unter Druck auf den Stapel verklebt. Die dabei entstehenden Kräfte werden lediglich von einem Förderband aufgenommen, in dem entsprechenden Winkel des Stapels. Dazu muss der Winkel des Stapels ebenfalls entsprechend klein gehalten werden, so dass die oben beschriebenen Schwierigkeiten verstärkt werden. Die in WO 2011 127 897 A2 beschriebene Vorrichtung eignet sich deshalb nur für kleine Produktionsanlagen.Furthermore, the individual layers are usually glued under pressure on the stack. The resulting forces are only absorbed by a conveyor belt, in the corresponding angle of the stack. For this purpose, the angle of the stack must also be kept correspondingly small, so that the difficulties described above are amplified. In the WO 2011 127 897 A2 Therefore described device is only suitable for small production plants.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiter zu bilden, dass auch große Bauteile unterbrechungsfrei und besonders wirtschaftlich, insbesondere unter sparsamem Einsatz von Baumaterial und geringem Vorrichtungsaufwand hergestellt werden können.The invention is based on the object, such a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that even large components without interruption and particularly economically, in particular with the sparing use of building material and low device cost can be produced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 7 gelöst.This object is solved by the features of claim 1 and claim 7.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass der Block durch eine kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung beim Zuführen und Verbinden einer neuen Schicht gehalten und nach dem Verbinden mit dem Block in Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke weiter transportiert wird. Die Schicht-Vorschubrichtung ist in Richtung der Schichtvorschubrichtung offen. Es besteht dann während des Bauvorgangs keine andauernde Verbindung zu einer Bauplattform, so dass der fertige Block aus einzeln laminierten Schichten die Bauvorrichtung verlassen kann, ohne dass der Bauprozess angehalten werden muss. Damit können fertige Bauteile aus der Vorrichtung entnommen werden, ohne den Bauprozess zu unterbrechen.The invention is based on the idea that the block is held by a combined holding and positioning device when feeding and connecting a new layer and further transported by a layer thickness after joining with the block in the layer feed direction. The layer feed direction is open in the direction of the sheet feed direction. There is then no ongoing connection to a build platform during the build so that the finished block of individually laminated layers can leave the fixture without the construction process having to be halted. Thus, finished components can be removed from the device without interrupting the construction process.

Die Schicht-Vorschubrichtung kann dann in jeder Raumrichtung und vorzugsweise nach vertikal oben erfolgen. In Schicht-Vorschubrichtung kann der Block aus einzeln laminierten Schichten die kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung verlassen. So können fertiggestellte Bauteile entnommen werden, ohne dass der Bauprozess unterbrochen werden muss. Gleichzeitig können in kompakten Produktionsanlagen in Vorschubrichtung theoretisch endlos lange Bauteile erzeugt werden. Die Schichten können dabei beispielsweise in einer Zuführrichtung senkrecht zur Schicht-Vorschubrichtung zugeführt werden.The layer feed direction can then take place in any spatial direction and preferably vertically upwards. In the layer feed direction, the block of individually laminated layers can leave the combined holding and positioning device. So finished components can be removed without the construction process must be interrupted. At the same time theoretically endless components can be produced in compact production plants in the feed direction. The layers can be supplied, for example, in a feed direction perpendicular to the layer feed direction.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are illustrated in the drawing. In the drawing shows

1a eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Verfahrensschritt, in dem ein neues Folienelement oder Plattenmaterial zugeführt wird; 1a a perspective view of a preferred embodiment of a device according to the invention in a process step in which a new film element or plate material is supplied;

1b eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 1a in einem Verfahrensschritt, in dem das zugeführte Folienelement oder Plattenmaterial an den Block angepresst wird; 1b a perspective view of the embodiment of the device of 1a in a process step in which the supplied film element or plate material is pressed against the block;

1c eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 1a in einem Verfahrensschritt, in dem die Kontur eines Bauteilquerschnitts ausgeschnitten wird; 1c a perspective view of the embodiment of the device of 1a in a method step in which the contour of a component cross-section is cut out;

1d eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 1a in einem Verfahrensschritt, in dem ein Schichtvorschub erfolgt; 1d a perspective view of the embodiment of the device of 1a in a method step in which a layer feed takes place;

2 eine perspektivische Seitendarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vertikalem Schichtvorschub durch einen Anpresstempel; 2 a perspective side view of another embodiment of a device according to the invention with vertical layer feed by a Anpresstempel;

3a eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 2 von unten in einem Verfahrensschritt, in dem ein neues Folienelement oder Plattenmaterial von unten zugeführt wird; 3a a perspective view of the embodiment of the device of 2 from at the bottom in a process step in which a new film element or plate material is supplied from below;

3b eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 2 von unten in einem Verfahrensschritt, in dem ein neues Folienelement oder Plattenmaterial von unten angepresst wird; 3b a perspective view of the embodiment of the device of 2 from below in a process step in which a new film element or plate material is pressed from below;

3c eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 2 von unten in einem Verfahrensschritt, in dem in dem die Kontur eines Bauteilquerschnitts ausgeschnitten wird; 3c a perspective view of the embodiment of the device of 2 from below in a method step in which the contour of a component cross-section is cut out;

3d eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung von 2 von unten in einem Verfahrensschritt, in dem ein Schichtvorschub erfolgt. 3d a perspective view of the embodiment of the device of 2 from below in a process step in which a layer feed takes place.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In einer bevorzugten Ausführung gemäß 1a bis 1d wird ein Block 12 aus laminierten Schichten beispielsweise durch ein Förderband 11 oder eine Rollenbahn in einer Schicht-Vorschubrichtung senkrecht zu einer durch den gestrichelten Pfeil symbolisierten Zuführrichtung von neuen Schichten 5 z. B. in Form einer Folie oder Platte schichtweise transportiert. Die Zufuhr neuer Folien oder Platten 5 erfolgt daher bevorzugt senkrecht zur Schicht-Vorschubrichtung.In a preferred embodiment according to 1a to 1d becomes a block 12 from laminated layers, for example by a conveyor belt 11 or a roller conveyor in a layer feed direction perpendicular to a feed direction of new layers symbolized by the dashed arrow 5 z. B. transported in layers in the form of a film or plate. The supply of new slides or plates 5 Therefore, it is preferably perpendicular to the layer feed direction.

Die Versorgung von Folien- oder Platten 5 erfolgt dabei bevorzugt aus Magazinen 1. Um ein Abrutschen der Schichten zu verhindern, wird eine neue Folie oder Platte 5 zunächst von einer Zuführvorrichtung 3 gehalten, bis es von einem Anpressstempel 6 auf den Block 12 gedrückt wird. Dabei wird bevorzugt ein zuvor aufgebrachter Klebstoff aktiviert.The supply of foil or plates 5 takes place preferably from magazines 1 , To prevent slippage of the layers, a new film or plate 5 first from a feeder 3 held until it was from a punch 6 on the block 12 is pressed. In this case, a previously applied adhesive is preferably activated.

Um ein Verrutschen des Blocks 12 während des Anpressens zu verhindern, wird der Block 12 von seitlichen Haltestempeln 2 gehalten. Es ist aber auch möglich, den Block 12 von oben gegen das Förderband 11 zu drücken. Zum Schichtvorschub werden die seitlichen Haltestempel 2 beispielsweise durch Auseinanderfahren gelöst und der Schichtvorschub kann über das aktivierte Förderband 11 in Schicht-Vorschubrichtung erfolgen.To prevent the block from slipping 12 to prevent during squeezing, the block becomes 12 from side holding punches 2 held. But it is also possible the block 12 from above against the conveyor belt 11 to press. For layer feed, the lateral stop stamp 2 for example, by moving apart and the layer feed can on the activated conveyor belt 11 take place in layer feed direction.

An der Rückseite der Vorrichtung, das heißt am Ende des Förderbands 11 können dann die fertig gestellten Bauteile 8 entnommen werden. Zwischen die Bauteile 8 wird bevorzugt wenig Klebstoff eingetragen, um die Bauteile 8 leicht abtrennen bzw. auf eine Schneidvorrichtung verzichten zu können. Stattdessen kann auch die Aktivierung des Binders eingeschränkt werden, beispielsweise durch kurzes Anpressen oder geringen Anpressdruck oder Anpressen mit einer geringen Temperatur. Es ist aber auch möglich, eine mechanische Trenneinrichtung wie eine Bandsäge im Trennbereich anzuordnen.At the back of the device, that is at the end of the conveyor 11 then can the finished components 8th be removed. Between the components 8th Preferably, little adhesive is added to the components 8th easily disconnect or dispense with a cutting device can. Instead, the activation of the binder can be limited, for example by short pressing or low contact pressure or pressing at a low temperature. But it is also possible to arrange a mechanical separator such as a band saw in the separation area.

Zum Vorschub des Blocks 12 kann dieser auch auf einer gleitfähigen Unterlage liegen und auch seitlich des Blocks 12 können Förderbänder oder Rollen angeordnet sein. Die Förderbänder oder Rollen müssen während des Anpressens blockiert werden, um ein Durchrutschen zu verhindern.To advance the block 12 this can also be on a slippery surface and also on the side of the block 12 conveyor belts or rollers can be arranged. The conveyor belts or rollers must be blocked during pressing to prevent slipping.

Im Folgenden wird das Verfahren bzw. die Vorrichtung im Einzelnen beschrieben.In the following, the method or the device will be described in detail.

1a ist eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Verfahrensschritt, in dem eine neue Folie oder Platte 5 in der durch den gestrichelten Pfeil symbolisierten Richtung Zuführrichtung zugeführt wird, zum kontinuierlichen Herstellen von Bauteilen 8. Der Vorschub in Schicht-Vorschubrichtung wird bei dieser Ausführungsform mit einem Förderband 11 bewerkstelligt. Dabei ist die Zuführrichtung bevorzugt senkrecht zur Schicht-Vorschubrichtung. 1a is a perspective view of a preferred embodiment of a device according to the invention in a process step in which a new film or plate 5 is fed in the symbolized by the dashed arrow direction feed direction, for the continuous production of components 8th , The feed in the layer feed direction is in this embodiment with a conveyor belt 11 accomplished. In this case, the feed direction is preferably perpendicular to the layer feed direction.

Das Förderband 11 kann dabei horizontal oder in einem Winkel, in dem der Block 12 aus einzeln laminierten Schichten durch sein Eigengewicht noch durch Reibung auf dem Förderband 11 gehalten werden kann, angeordnet sein. Zur Unterstützung der Reibung kann der Block 12 auch mit Rollen oder gleitfähigem Material an das Förderband 11 angedrückt werden. In der hier dargestellten Ausführung wird Folien- oder Plattenmaterial 5 aus einem Magazin 1 von einer Zuführvorrichtung 3 in Zuführrichtung auf die untere Seite des Blocks 12 aufgelegt. Um ein Herabfallen der neuen Folie bzw. Platte 5 zu verhindern, hält die Zuführvorrichtung 3 es solange fest bis diese mit dem Block 12 verbunden ist.The conveyor belt 11 can be horizontal or at an angle in which the block 12 from individually laminated layers by its own weight still by friction on the conveyor belt 11 can be held. To support the friction, the block 12 also with rollers or slippery material to the conveyor belt 11 be pressed. In the embodiment shown here is foil or plate material 5 from a magazine 1 from a feeder 3 in the feeding direction on the lower side of the block 12 hung up. To drop the new film or plate 5 to prevent the delivery device stops 3 Keep it up to this with the block 12 connected is.

Die Zuführvorrichtung 3 kann dabei gleichzeitig den Klebstoff selektiv oder flächig auftragen. Der Zuführvorrichtung 3 kann auch ein Farbdruckgerät vorgeschaltet sein, so dass auch farbige Bauteile hergestellt werden können. Der Binder kann über eine an einem orthogonalen Achssystem bewegte Auftragsvorrichtung selektiv aufgetragen werden. Das Material kann dabei auch von Rollen abgegeben werden. Dabei kann der neueste Folienabschnitt oben abgeschnitten werden.The feeder 3 At the same time it can apply the adhesive selectively or evenly. The feeder 3 can also be preceded by a color printing device, so that even colored components can be produced. The binder can be applied selectively via an applicator moving on an orthogonal axis system. The material can also be delivered by rollers. The latest film section can be cut off at the top.

1b zeigt die Vorrichtung von 1a während des nächsten Verfahrensschritts, bei dem ein vorzugsweise temperierter Stempel 6 die neue Folie oder Platte 5 auf den Block 12 aus fertig erstellten Bauteilen 8 anpresst wird. Durch das Anpressen kann der thermisch aktivierbarer Kleber aktiviert werden. Der Block wird währenddessen von der Haltevorrichtung 2 gehalten. 1b shows the device of 1a during the next process step, wherein a preferably tempered stamp 6 the new foil or plate 5 on the block 12 from finished components 8th is pressed. By pressing the thermally activated adhesive can be activated. The block is meanwhile from the holding device 2 held.

Da die neue Folie oder Platte 5 auch in einem geringen Abstand zum Block 12 zugeführt werden kann, können hier auch feuchte, bereits aktivierte Klebstoffe eingesetzt werden. Der Stempel 6 dient dann nur noch zum Anpressen. Anstatt des Stempels 6 können auch Walzen das neue Material 5 durch Abrollen anpressen.Because the new foil or plate 5 even at a short distance to the block 12 can be fed here, also wet, already activated adhesives are used. The Stamp 6 then serves only for pressing. Instead of the stamp 6 Rollers can also use the new material 5 by rolling press on.

Während des Anpressens halten in dieser Ausführungsform seitlich angeordnete Stempel der Haltevorrichtung 2 den Block 12 fest, so dass dieser nicht verrutschen kann. Alternativ könnte der Antrieb des Förderbands 11 auch blockiert werden und ein Haltestempel den Block 12 gegen das Förderband 11 pressen und so den Block 12 vor Verrutschen sichern.During pressing, in this embodiment, laterally arranged punches hold the holding device 2 the block 12 firm, so that it can not slip. Alternatively, the drive of the conveyor belt 11 also be blocked and a stop stamp the block 12 against the conveyor belt 11 squeeze and so the block 12 Secure against slipping.

1c zeigt die Vorrichtung in einem sich anschließenden Verfahrensschritt, in dem ein Bauteilquerschnitt entsprechend der Schichtdaten ausgeschnitten wird. Als Schneidvorrichtung 10 wird hier vorzugsweise ein Schneidplotter verwendet. Hier wird eine Schleppklinge in einem orthogonalen Achssystem 7/9 im Vektorverfahren über das Bauteil 8 geführt. Abschnitte, die nicht zum Bauteil 8 gehören, werden zum leichteren Entpacken in kleine Würfel 4 geschnitten. Anstatt eines Schneidplotters 10 kann beispielsweise auch ein über Spiegel gelenkter Laserstrahl die Kontur ausschneiden. Auch während des Schneidvorgangs wird der Block 12 bevorzugt von der Haltevorrichtung 2 gehalten. 1c shows the device in a subsequent process step in which a component cross-section is cut out according to the layer data. As a cutting device 10 Here is preferably used a cutting plotter. Here is a drag blade in an orthogonal axis system 7 / 9 in the vector process over the component 8th guided. Sections that are not part of the component 8th are easier to unpack into small cubes 4 cut. Instead of a cutting plotter 10 For example, a laser beam directed by means of a mirror can cut out the contour. Also during the cutting process the block becomes 12 preferably from the holding device 2 held.

1d zeigt die Vorrichtung in einem Verfahrensschritt, in dem der Block 12 um eine Schichtstärke in Schicht-Vorschubrichtung 13 verfahren wird. Dazu löst die Haltevorrichtung 2 den Block 12 und das Förderband 11 bewegt sich um eine Schichtstärke. Anschließend wiederholen sich die Verfahrensschritte gemäß 1a bis 1d. 1d shows the device in a process step in which the block 12 by a layer thickness in the layer feed direction 13 is moved. To solve the holding device 2 the block 12 and the conveyor belt 11 moves around a layer thickness. Subsequently, the process steps are repeated according to 1a to 1d ,

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Block 12 samt Bauteilen 8 von unten nach oben erstellt wird. Die fertigen Bauteile 8 können der Vorrichtung dann an der Oberseite komfortabel entnommen werden. 2 shows a further embodiment of the invention, in which the block 12 including components 8th created from bottom to top. The finished components 8th can then be conveniently removed from the top of the device.

Dabei wird der Schichtvorschub über eine Anpressplatte 6 erzeugt. Im Bauprozess wird der Block 12 während des Schichtpressens und während des Schneidvorgangs von mindestens einem Stempelpaar 2a, 2b einer Haltevorrichtung 2 gehalten. Zum Schichtvorschub werden die Stempelpaare 2a, 2b gelockert und die Anpressplatte 6 positioniert den Block 12 durch Andrücken in Schicht-Vorschubrichtung um eine weitere Schicht nach oben. Die Anpressplatte 6 wird deshalb vorzugsweise über einen exakten Spindeltrieb angetrieben. Die Anpressvorrichtung 6 ist vorzugsweise so ausgeführt, dass sie den Boden des Blocks 12 komplett überdeckt.Here, the layer feed over a pressure plate 6 generated. In the construction process the block becomes 12 during the laminate pressing and during the cutting process of at least one pair of stamps 2a . 2 B a holding device 2 held. For layer feed, the stamp pairs 2a . 2 B loosened and the pressure plate 6 positions the block 12 by pressing in layer feed direction by another layer upwards. The pressure plate 6 Therefore, it is preferably driven by an exact spindle drive. The pressing device 6 is preferably designed to cover the bottom of the block 12 completely covered.

Durch das Halten des Blocks 12 mittels der Haltevorrichtung 2 kann der Schichtvorschub in jeder beliebigen Schicht-Vorschubrichtung im Raum stattfinden, insbesondere unabhängig von der Schwerkraft. Hier ist die Schicht-Vorschubrichtung beispielsweise vertikal und die Zuführrichtung für die neuen Folien oder Platten 5 horizontal.By holding the block 12 by means of the holding device 2 the layer feed can take place in any desired direction of sheet travel in space, in particular independently of gravity. Here, the layer feed direction, for example, vertical and the feed direction for the new films or plates 5 horizontal.

3a zeigt die Vorrichtung von 2 in einer Schrägansicht von unten. Bei dem in 3a gezeigten Verfahrensschritt wird dem Block 12 eine neue Folie oder Platte 5 in Zuführrichtung zugeführt. Die Folie oder Platte 5 liegt dabei zunächst auf dem Anpressstempel 6 auf. 3a shows the device of 2 in an oblique view from below. At the in 3a shown method step is the block 12 a new slide or plate 5 supplied in the feed direction. The foil or plate 5 initially lies on the Anpressstempel 6 on.

Die Zuführvorrichtung 3 kann dabei gleichzeitig den Klebstoff selektiv oder flächig auftragen. Zudem kann der Zuführvorrichtung 3 ein Farbdruckgerät vorgeschaltet sein, so dass auch farbige Bauteile hergestellt werden können. Der Binder kann auch über eine an einem orthogonalen Achssystem bewegte Auftragsvorrichtung selektiv aufgetragen werden.The feeder 3 At the same time it can apply the adhesive selectively or evenly. In addition, the delivery device 3 be preceded by a color printing device, so that even colored components can be produced. The binder can also be applied selectively via an applicator moving on an orthogonal axis system.

3b zeigt die Vorrichtung von 2 während des nächsten Verfahrensschritts, bei dem der vorzugsweise temperierte Anpressstempel 6 die neue Folie oder Platte 5 auf den Block 12 aus fertig erstellten Bauteilen 8 presst. Durch das Anpressen kann der thermisch aktivierbarer Kleber aktiviert werden. 3b shows the device of 2 during the next process step, in which the preferably tempered pressure punch 6 the new foil or plate 5 on the block 12 from finished components 8th pressed. By pressing the thermally activated adhesive can be activated.

Da die neue Folie oder Platte 5 auch in einem geringen Abstand zum Block 12 zugeführt werden kann, können hier auch feuchte, bereits aktivierte Klebstoffe eingesetzt werden. Der Anpressstempel 6 dient dann nur noch zum Anpressen. Anstatt des Anpressstempels 6 können auch Walzen die neue Folie oder Platte 5 durch Abrollen anpressen.Because the new foil or plate 5 even at a short distance to the block 12 can be fed, also moist, already activated adhesives can be used here. The pressure stamp 6 then serves only for pressing. Instead of the pressure stamp 6 You can also roll the new foil or plate 5 by rolling press on.

3c zeigt die Vorrichtung von 2 in einem Verfahrensschritt, in dem ein Bauteilquerschnitt entsprechend der Schichtdaten ausgeschnitten wird. Als Schneidvorrichtung 10 wird hier bevorzugt ein Schneidplotter verwendet. Dabei wird eine Schleppklinge in einem orthogonalen Achssystem 7/9 im Vektorverfahren über das Bauteil 8 geführt. Abschnitte, die nicht direkt zum Bauteil 8 gehören, werden zum leichteren Entpacken in kleine Würfel 4 geschnitten. 3c shows the device of 2 in a method step in which a component cross-section is cut out in accordance with the layer data. As a cutting device 10 Here, a cutting plotter is preferably used. This is a drag blade in an orthogonal axis system 7 / 9 in the vector process over the component 8th guided. Sections that are not directly to the component 8th are easier to unpack into small cubes 4 cut.

3d zeigt die Vorrichtung von 2 in dem Verfahrensschritt, in dem der Block 12 um eine Schichtstärke in Schicht-Vorschubrichtung nach oben verfahren wird. Dazu löst die Haltevorrichtung 2 den Block 12 und der Stempel 6 schiebt den Block 12 um eine Schichtstarke nach oben. 3d shows the device of 2 in the process step in which the block 12 a layer thickness in the layer feed direction is moved upwards. To solve the holding device 2 the block 12 and the stamp 6 push the block 12 by a layer strength upwards.

In Abänderung der Ausführungsform von 2 können aber auch mindestens zwei Stempelpaare 2a, 2b einer kombinierten Halte- und Positioniervorrichtung 2 den Block 12 halten bzw. greifen. Dabei ist ein Stempelpaar 2a in Schicht-Vorschubrichtung stationär und das andere Stempelpaar 2b in Schicht-Vorschubrichtung positionierbar oder beweglich. Beide Stempelpaare 2a und 2b können hingegen in einer Halterichtung senkrecht zur Schicht-Vorschubrichtung den Block greifen und damit halten bzw. loslassen.In modification of the embodiment of 2 but can also have at least two stamp pairs 2a . 2 B a combined holding and positioning device 2 the block 12 hold or grab. Here is a stamp pair 2a stationary in layer feed direction and the other pair of punches 2 B can be positioned or moved in layer feed direction. Both stamp pairs 2a and 2 B On the other hand, in a holding direction perpendicular to the layer feed direction, the block can grip and thus hold or release it.

Während des Bauprozesses wird der Block 12 beim Schichtpressen und während des Schneidvorgangs von mindestens einem Stempelpaar 2a, 2b gehalten. Zum Schichtvorschub wird das eine, in Schicht-Vorschubrichtung stationäre Stempelpaar 2a gelöst. Dann hält nur noch das andere Stempelpaar 2b den Block 12. Dann bewegt das andere Stempelpaar 2b den Block 12 in Schicht-Vorschubrichtung, um ihn eine Schichtdicke weiter, hier nach vertikal oben zu positionieren. Anschließend wird in Zuführrichtung eine neue Folie oder Platte 5 dem Boden des Blocks 12 zugeführt. Dann greift das eine in Schicht-Vorschubrichtung stationäre Stempelpaar 2a den Block 12 wieder, so dass das andere, in Schicht-Vorschubrichtung bewegliche Stempelpaar 2 den Block 12 lösen und entgegen der Schicht-Vorschubrichtung wieder in seine Ausgangsstellung zurückfahren kann. Das in Schicht-Vorschubrichtung positionierbare Stempelpaar 2b kann vor der Rückfahrt auch mehrere Schichten zustellen.During the construction process the block becomes 12 during laminating and during the cutting process of at least one stamp pair 2a . 2 B held. For layer feed, the one stationary in layer feed direction stamp pair 2a solved. Then only the other pair of stamps stops 2 B the block 12 , Then move the other pair of stamps 2 B the block 12 in the layer feed direction, in order to position it one layer further, in this case vertically upwards. Subsequently, in the feed direction, a new film or plate 5 the bottom of the block 12 fed. Then the one in layer-feed direction stationary stamp pair engages 2a the block 12 again, so that the other, in layer-feed direction movable pair of stamps 2 the block 12 solve and return to its original position against the layer feed direction. The positionable in layer feed direction stamp pair 2 B can also deliver several shifts before the return journey.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Magazin mit Folien- bzw. PlattenmaterialMagazine with foil or plate material
22: Haltevorrichtung/HaltestempelHolder / holding punch
33: Zuführvorrichtung für Folien- bzw. PlattenmaterialFeeding device for foil or plate material
44: Laminatblocklaminate block
55: Frische Folie, frisches Blatt, frischer BlockFresh foil, fresh leaf, fresh block
66: Stempelstamp
77: Achssystem IAxis system I
88th: Bauteilcomponent
99: Achssystem IIAxle system II
1010: Schneidapparat/KlingeCutting machine / blade
1111: Förderbandconveyor belt
1212: Block aus laminierten SchichtenBlock of laminated layers
1313: Vorschubrichtungfeed direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 99/59812 A1 [0005] WO 99/59812 Al [0005]
US 20110094441 A1 [0006] US 20110094441 A1 [0006]
DE 102010006939 A1 [0009] DE 102010006939 A1 [0009]
WO 2011127897 A2 [0012, 0013] WO 2011127897 A2 [0012, 0013]

Claims

Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Bauteilen (8) aus einzelnen Schichten (5), welche in einer Zuführrichtung zugeführt und schichtweise zu einem Block (12) verbunden werden, welcher nach dem Verbinden mit einer neu zugeführten Schicht (5) in einer Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke transportiert wird, wobei die Bauteile (8) dann aus dem Block (12) herausgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (12) durch eine kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung (2, 6, 11; 2a, 2b) beim Zuführen und Verbinden einer neuen Schicht (5) gehalten und nach dem Verbinden mit dem Block (12) in Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke weiter transportiert wird.Method for producing three-dimensional components ( 8th ) from individual layers ( 5 ) fed in a feed direction and layered into a block ( 12 ), which after connecting to a newly supplied layer ( 5 ) is transported in a layer feed direction by a layer thickness, wherein the components ( 8th ) then from the block ( 12 ), characterized in that the block ( 12 ) by a combined holding and positioning device ( 2 . 6 . 11 ; 2a . 2 B ) when feeding and connecting a new layer ( 5 ) and after connecting to the block ( 12 ) is transported further in the layer feed direction by one layer thickness.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung in Richtung der Schichtvorschubrichtung offen ist, so dass der Block (12) aus einzeln laminierten Schichten die Bauvorrichtung verlassen kann, ohne dass der Bauprozess angehalten werden mussA method according to claim 1, characterized in that the combined holding and positioning device is open in the direction of the sheet feed direction, so that the block ( 12 ) can leave the building device from individually laminated layers, without the construction process having to be stopped

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht-Vorschubrichtung räumlich beliebig ist.A method according to claim 1, characterized in that the layer feed direction is spatially arbitrary.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung (2, 6, 11; 2a, 2b) wenigstens ein Positionierelement (6, 11; 2b) und wenigstens ein Halteelement (2; 2a) umfasst, wobei zum Anfügen einer weiteren Schicht (5) an den Block (12) das Positionierelement (6, 11; 2b) den Block (12) in Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke weiter positioniert und dabei das Halteelement (2; 2a) mit dem Block (12) außer Eingriff gebracht wird und dann das Halteelement (2; 2a) mit dem Block (12) wieder in Eingriff gebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the combined holding and positioning device ( 2 . 6 . 11 ; 2a . 2 B ) at least one positioning element ( 6 . 11 ; 2 B ) and at least one retaining element ( 2 ; 2a ), wherein for attaching a further layer ( 5 ) to the block ( 12 ) the positioning element ( 6 . 11 ; 2 B ) the block ( 12 ) in the layer feed direction by a layer thickness further positioned while the holding element ( 2 ; 2a ) with the block ( 12 ) is disengaged and then the retaining element ( 2 ; 2a ) with the block ( 12 ) is brought back into engagement.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (12) durch einen Anpressstempel (6) der kombinierten Halte- und Positioniervorrichtung positioniert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the block ( 12 ) by a pressure stamp ( 6 ) of the combined holding and positioning device is positioned.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpresstempel (6) gleichzeitig zum Verbinden einer neuen Schicht (5) mit dem Block (12) durch Anpressen der neuen Schicht (5) gegen den Block (12) genutzt wird.A method according to claim 4, characterized in that the Anpresstempel ( 6 ) simultaneously to join a new layer ( 5 ) with the block ( 12 ) by pressing the new layer ( 5 ) against the block ( 12 ) is being used.

Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung (2, 11; 2a, 2b) zum Halten des Blocks (12) beim Zuführen und Verbinden einer neuen Schicht (5) und zum Weitertransportieren des Blocks (12) nach dem Verbinden in Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke.Device for carrying out the method according to at least one of the preceding claims, characterized by a combined holding and positioning device ( 2 . 11 ; 2a . 2 B ) for holding the block ( 12 ) when feeding and connecting a new layer ( 5 ) and for further transporting the block ( 12 ) after bonding in the layer feed direction by one layer thickness.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Halte- und Positioniervorrichtung (2) wenigstens ein Positionierelement (6, 11; 2b) und wenigstens ein Halteelement (2; 2a) umfasst, wobei zum Anfügen einer weiteren Schicht (5) an den Block (12) das Positionierelement (6, 11; 2b) den Block (12) in Schicht-Vorschubrichtung um eine Schichtstärke weiter positioniert und dabei das Halteelement (2; 2a) mit dem Block (12) außer Eingriff gebracht wird und dann das Halteelement (2; 2a) mit dem Block (12) wieder in Eingriff gebracht wirdApparatus according to claim 6, characterized in that the combined holding and positioning device ( 2 ) at least one positioning element ( 6 . 11 ; 2 B ) and at least one retaining element ( 2 ; 2a ), wherein for attaching a further layer ( 5 ) to the block ( 12 ) the positioning element ( 6 . 11 ; 2 B ) the block ( 12 ) in the layer feed direction by a layer thickness further positioned while the holding element ( 2 ; 2a ) with the block ( 12 ) is disengaged and then the retaining element ( 2 ; 2a ) with the block ( 12 ) is brought back into engagement