DE102016123631A1

DE102016123631A1 - Apparatus and method for generating three-dimensional objects and three-dimensional object

Info

Publication number: DE102016123631A1
Application number: DE102016123631.4A
Authority: DE
Inventors: Mario Moßler
Original assignee: Mm Printed Composites GmbH
Current assignee: Mm Printed Composites GmbH
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf mit einem Hotend und eine Vorschubeinheit aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit mindestens ein erstes Material und ein zweites Material dem Druckkopf zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Vorschubeinheit Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials aufweist und/oder,dass der Druckkopf eine erste Zuführeinrichtung für das erste Material in Form eines Filaments und eine zweite Zuführeinrichtung für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials aufweist, wobei das Filament und das Endlosmaterial in dem Hotend in einer Mischzone mischbar sind.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren wobei ein Filament in einem Druckkopf aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial verbunden wird derart, dass das Filament das Endlosmaterial vor dem Austritt aus dem Druckkopf in einer Mischzone ummantelt. Das erfindungsgemäße dreidimensionale Objekt weist ein mit Filament ummanteltes Endlosmaterial auf. ()The invention relates to a device for producing three-dimensional objects, wherein the device comprises a print head with a hotend and a feed unit, wherein by means of the feed unit at least a first material and a second material can be fed to the print head, characterized in that the feed unit means for separating and / or that the print head has a first feed means for the first material in the form of a filament and a second feed means for the second material in the form of a continuous material, wherein the filament and the continuous material in the hotend Furthermore, the invention relates to an associated method wherein a filament is melted in a printhead and subsequently connected to a continuous material such that the filament encases the continuous material in a mixing zone prior to exiting the printhead. The three-dimensional object according to the invention has a filament-coated endless material. ()

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten sowie dreidimensionales Objekt und findet insbesondere für die Erzeugung von dreidimensionalen Endlosfaser-Verbund-Objekten Anwendung.The invention relates to a device and a method for generating three-dimensional objects and a three-dimensional object and is used in particular for the production of three-dimensional continuous fiber composite objects.

Aus der Druckschrift DE 60 2004 008 366 T2 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Vorform eines Verstärkungselementes bekannt. Diese Vorformen sind für die Herstellung von Teilen aus Verbundmaterialien bestimmt.From the publication DE 60 2004 008 366 T2 For example, a method and apparatus for making a preform of a reinforcing element is known. These preforms are intended for the manufacture of composite parts.

Ein Druckkopf zur Verwendung in einem Extruder ist aus der Druckschrift DE 10 2014 224 176 A1 bekannt. Der Druckkopf findet zur Erstellung dreidimensionaler Werkstücke Anwendung, wobei ein Material vor dem Auftragen mittels Wärmezufuhr verflüssigt wird und anschließend nach dem Auftragen durch Abkühlung erstarrt. Dabei findet mindestens eine Extruderdüse zum Auftragen des Materials Anwendung. Gemäß der Düse kann jedoch lediglich ein Material ausgegeben werden, wodurch keine Stabilität bringenden Filamente mit Endlosfasern kombiniert werden können.A printhead for use in an extruder is from the document DE 10 2014 224 176 A1 known. The printhead is used to create three-dimensional workpieces, where a material is liquefied before application by means of heat and then solidifies after application by cooling. At least one extruder nozzle is used to apply the material. However, according to the nozzle, only one material can be dispensed, whereby non-stable filaments can be combined with continuous fibers.

Die Druckschrift DE 10 2006 226 425 A1 beschreibt einen 3D-Drucker zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts, vorzugsweise aus einem metallischen Material. Dieser Drucker umfasst eine Zuführung für das Ausgangsmaterial sowie eine Wärmequelle zum Aufschmelzen des Ausgangsmaterials. In der Abfolge einer Vielzahl von Schnittebenen durch die dreidimensionale Form des Objekts gibt der Drucker das Ausgangsmaterial im flüssigen Aggregatzustand an den zur Form des Objekts gehörigen Orten zu und lässt es anschließend erstarren. Dadurch verbindet sich das in allen Schnittebenen aufgebrachte Ausgangsmaterial fest zum gewünschten Objekt. Als Wärmequelle findet vorzugsweise ein Gasbrenner Anwendung.The publication DE 10 2006 226 425 A1 describes a 3D printer for producing a three-dimensional object, preferably of a metallic material. This printer includes a feed for the feedstock and a heat source for melting the feedstock. In the sequence of a plurality of cutting planes through the three-dimensional shape of the object, the printer supplies the starting material in the liquid state at the locations associated with the shape of the object and then solidifies it. As a result, the starting material applied in all cutting planes connects firmly to the desired object. As a heat source is preferably a gas burner application.

Die Druckschrift WO 2015/102775 A1 beschreibt einen 3D-Druckkopf, aufweisend eine Düse und eine Mischeinheit im Druckkopf zum Zusammenführen eines ersten mit einem zweiten Filament. Der Druckkopf beinhaltet des Weiteren ein Heizelement, welches mittels einer Steuereinheit in der Mischeinheit steuerbar ist. In der Mischeinheit wird das erste Filament mittels einer ersten Zuführeinrichtung mit einem zweiten Filament, welches mittels einer zweiten Zuführeinrichtung zugeführt wird, vermischt. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise mittels Walzen/Rollen und/oder eines Extruders.The publication WO 2015/102775 A1 describes a 3D printhead having a nozzle and a mixing unit in the printhead for merging a first with a second filament. The printhead further includes a heating element which is controllable by means of a control unit in the mixing unit. In the mixing unit, the first filament is mixed by means of a first feeding device with a second filament which is fed by means of a second feeding device. The supply preferably takes place by means of rollers / rollers and / or an extruder.

In der Druckschrift De 10 2014 109 246 A1 wird eine Extruderanordnung für einen 3D-Drucker offenbart. Es wird ein 3D-Drucker umfassend ein Vorschubmodul für ein Filament, einen elektrischen Antrieb für die Vorschubeinheit, ein Heizmodul zum Schmelzen des Filaments und eine Düse für das Filament beschrieben, wobei das Vorschubmodul ein an das Filament anlegbares Stützrad und ein elektrisch betätigtes Zahnrad als ein Antriebsrad vorsieht. Das Antriebsrad ist als Teil einer Schneckenradgetriebestufe realisiert, wobei mittels des elektrischen Antriebs eine der Schneckenradgetriebestufe zugeordnete Schnecke angetrieben ist und das Antriebsrad von der Schnecke angetrieben ist und wobei eine der Schnecke zugeordnete erste Drehachse senkrecht zu einer dem Antriebsrad zugeordneten zweiten Drehachse orientiert. Es ist nur die Zuführung eines Materials beschrieben.In the publication De 10 2014 109 246 A1 An extruder arrangement for a 3D printer is disclosed. The invention relates to a 3D printer comprising a feed module for a filament, an electric drive for the feed unit, a heating module for melting the filament and a nozzle for the filament, the feed module comprising a support wheel which can be placed against the filament and an electrically operated gear wheel Drive wheel provides. The drive wheel is realized as part of a worm gear, wherein by means of the electric drive one of the Schneckenradgetriebestufe associated worm is driven and the drive wheel is driven by the worm and wherein one of the worm associated first axis of rotation perpendicular to a drive wheel associated with the second axis of rotation. Only the feeding of a material is described.

Die Druckschrift WO 2015/057886 A1 offenbart parallel liegende Düsen an einem Druckkopf, wobei jede der Düsen eine eigene Zuführeinrichtung aufweist. Dies ermöglicht das Drucken mittels zweier Filamente.The publication WO 2015/057886 A1 discloses parallel nozzles on a printhead, each of the nozzles having its own feeder. This allows printing by means of two filaments.

Diese Lösungen weisen einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf und bieten eingeschränkte Möglichkeiten, Volumenmodelle in einem einzigen Druckprozess herzustellen.These solutions have a complicated structural design and offer limited opportunities to produce volume models in a single printing process.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten sowie ein dreidimensionales Objekt zu entwickeln, welche einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, wobei die Endlosfasern frei im Raum in einem Druckprozess und Arbeitsschritt verlegbar sind.The object of the invention is to develop a device and method for the production of three-dimensional objects and a three-dimensional object, which has a simple structural design, wherein the continuous fibers are freely laid in space in a printing process and operation.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1., 23. und 34. Patentanspruchs gelöst.This object is achieved with the characterizing features of the 1st, 23rd and 34th claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf mit einem Hotend und eine Vorschubeinheit aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit mindestens ein erstes Material und ein zweites Material dem Druckkopf zuführbar ist wobei die Vorschubeinheit Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials aufweist und/oder der Druckkopf eine erste Zuführeinrichtung für das erste Material in Form eines Filaments und eine zweite Zuführeinrichtung für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials aufweist, wobei das Filament und das Endlosmaterial in dem Hotend in einer Mischzone mischbar sind.The invention relates to a device for producing three-dimensional objects, the device having a print head with a hotend and a feed unit, wherein by means of the feed unit at least a first material and a second material can be fed to the print head, wherein the feed unit comprises means for separating the first and / or. or the second material, and / or the printhead has a first feeder for the first material in the form of a filament and a second feeder for the second material in the form of a continuous material, wherein the filament and the continuous material in the hotend are miscible in a mixing zone.

Die Vorschubeinheit weist vorzugsweise Mittel zum Trennen des Materials auf und ist vor oder in dem Druckkopf angeordnet, wobei diese Mittel vorzugsweise in Form von mechanischen oder thermischen Mitteln ausgebildet sind. Die Trennung kann zudem zwischen der Vorschubeinheit und dem Druckkopf erfolgen.The feed unit preferably comprises means for separating the material and is arranged in front of or in the print head, these means preferably in the form of mechanical or thermal means are formed. The separation can also be done between the feed unit and the print head.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Druckkopf in 5 Achsen bewegbar ausgebildet und bietet somit eine freie Bewegung im Raum.In an advantageous embodiment, the print head is designed to be movable in 5 axes and thus offers free movement in space.

Der im Druckkopf angeordnete Hotend weist eine Düse mit der Mischzone auf, wobei sich die Mischzone vor oder in einem Austrittsbereich der Düse befindet. In diesem Bereich werden das Endlosmaterial und das Filament zusammengeführt, wobei das Filament in einer aufgeschmolzenen Form das Endlosmaterial ummantelt.The arranged in the printhead Hotend has a nozzle with the mixing zone, wherein the mixing zone is located in front of or in an exit region of the nozzle. In this area, the continuous material and the filament are brought together, wherein the filament in a molten form encases the continuous material.

In Richtung der Mischzone sind die erste Zuführeinrichtung und die zweite Zuführeinrichtung derart angeordnet, dass die erste Zuführeinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise drei die zweite Zuführeinrichtung umhüllende Kanäle aufweist, wobei die umhüllenden Kanäle zumindest im Endbereich der Zuführeinrichtungen in Richtung der Mischzone angeordnet sind. Die Anzahl der Kanäle ist vorzugsweise mittels eines in die erste Zuführeinrichtung einsetzbaren Mischeinsatzes variabel einstellbar. Dabei können unterschiedliche Mischeinsätze unterschiedliche Kanäle oder Ausgestaltungen der Kanäle aufweisen.In the direction of the mixing zone, the first feed device and the second feed device are arranged such that the first feed device has at least one, preferably three channels surrounding the second feed device, wherein the enveloping channels are arranged at least in the end region of the feed devices in the direction of the mixing zone. The number of channels is preferably variably adjustable by means of a mixing insert which can be inserted into the first feed device. Different mixing inserts may have different channels or configurations of the channels.

Der Hotend weist eine Düse und ein um die Düse rotierbares und axial einstellbares Element auf, wobei mittels des rotierbaren Elements ein Spalt zwischen der Düse und dem Element erzeugbar ist derart, dass das mit dem Filament ummantelte Endlosmaterial umlenkbar und /oder abstützbar ist. Dies ermöglicht eine freie Verlegung des Endlosmaterials mit ummanteltem Filament im Raum. Daraus folgt, dass eine Unterfütterung und/oder eine Stützkonstruktion für eine dreidimensionale Darstellung eins Objekts nicht notwendig sind.The hotend has a nozzle and a rotatable about the nozzle and axially adjustable element, wherein by means of the rotatable element, a gap between the nozzle and the element can be generated such that the coated with the filament continuous material is deflectable and / or supportable. This allows a free laying of the continuous material with coated filament in space. It follows that a relining and / or support structure for a three-dimensional representation of an object are not necessary.

Die Vorrichtung ist mit verschiedenen Druckköpfen sowie der Druckkopf mit verschiedenen Düsen und/oder Hotends ausrüstbar. Dies ist mittels einer Wechseleinrichtung möglich.The device can be equipped with different print heads as well as the print head with different nozzles and / or hotends. This is possible by means of a change device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Vorschubeinheit die Zuführung von verschiedenen Materialien und die Separierung dieser Materialien umsetzbar.In an advantageous embodiment, the supply of different materials and the separation of these materials can be implemented by means of the feed unit.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorschubeinheit mindestens zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen oder Zahnräder auf, wobei die Rollen/Zahnräder an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut aufweisen oder bilden. Dabei bilden jeweils zwei Rollen oder Zahnräder ein Rollenpaar.In a particularly advantageous embodiment, the feed unit has at least two meshing parallel rollers or gears, wherein the rollers / gears each have or form a circumferential groove on its peripheral side. In each case, two rollers or gears form a pair of rollers.

Die Rollen greifen derart ineinander, dass die Nut der ersten Rolle mit der Nut der zweiten Rolle eine Führung für das Material in Form von Endlosmaterial und/oder Filament bilden. Die Rollen sind vorzugsweise relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet, wobei eine Rolle fest und eine verschiebbar angeordnet sein kann.The rollers engage each other in such a way that the groove of the first roller with the groove of the second roller form a guide for the material in the form of endless material and / or filament. The rollers are preferably formed relative to each other radially and axially displaceable, wherein a roller can be fixed and a slidably.

Wenigstens eine Nut von wenigstens einer Rolle weist eine Schneidkante auf, wobei das durch die Nut durchgeführte Material mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen schneidbar ist. Vorteilhafter Weise ist an der Nut der ersten und zweiten Rolle eine Schneidkante ausgebildet.At least one groove of at least one roller has a cutting edge, wherein the material passed through the groove can be cut by means of relative axial deflection of the rollers. Advantageously, a cutting edge is formed on the groove of the first and second rollers.

Des Weiteren ist mittels der zueinander relativen radialen und/oder axialen Auslenkung der Rollen die Vorspannung des Materials einstellbar. Dabei können zumindest eine Rolle und/oder beide Rollen mittels einer Federkraft auslenkbar sein.Furthermore, the pretension of the material can be adjusted by means of the mutually relative radial and / or axial deflection of the rollers. In this case, at least one roller and / or both rollers can be deflected by means of a spring force.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Rolle in Form einer Antriebsrolle und eine Rolle in Form einer mitlaufenden Andrückrolle ausgebildet. Jedoch können auch beide Rollen des Rollenpaares angetrieben sein.In an advantageous embodiment, a roller in the form of a drive roller and a roller in the form of a follower pressure roller is formed. However, both roles of the pair of rollers can be driven.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Tisch als Arbeitsfläche auf, wobei der Tisch mittels einer Hubeinheit in Richtung einer z-Achse in seiner Höhe verstellbar ist. Es sind auch mehrere Tische denkbar, welche jeweils mit einem einzelnen Druckkopf verwendet werden.In an advantageous embodiment, the device has a table as a work surface, wherein the table by means of a lifting unit in the direction of a z-axis in height is adjustable. There are also several tables conceivable, which are each used with a single printhead.

Bewegungen in Richtung der x- und y-Achse werden mittels des verstellbaren Druckkopfes ermöglicht.Movements in the direction of the x and y axes are made possible by means of the adjustable print head.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Veredelung der Materialoberfläche weist der Druckkopf einen Hotendeinsatz in Form einer Glätteinheit auf. Die Glätteinheit ist in Form eines erwärmten Kegels ausgebildet, wobei die Kegelspitze das Material glättet.In an advantageous refinement of the material surface, the print head has a hot-end insert in the form of a smoothing unit. The smoothness unit is in the form of a heated cone, with the apex smoothing the material.

Eine weitere Möglichkeit der Oberflächenveredelung erfolgt mittels einer, dem Druckkopf zugeführten, dritten Zuführeinrichtung für ein zusätzliches Fluid, wobei die Austrittsöffnung der dritten Zuführeinrichtung im Bereich der Düse sowie der Mischzone angeordnet ist.A further possibility of surface refinement takes place by means of a, supplied to the print head, third supply means for an additional fluid, wherein the outlet opening of the third feed device in the region of the nozzle and the mixing zone is arranged.

Des Weiteren ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten beschrieben, wobei ein Filament in einem Druckkopf aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial verbunden wird derart, dass das Filament das Endlosmaterial vor dem Austritt aus dem Druckkopf in einer Mischzone ummantelt. Die Mischzone ist im Bereich einer Düse des Druckkopfes ausgebildet.Furthermore, a method according to the invention for producing three-dimensional objects is described in which a filament is melted in a printhead and subsequently connected to a continuous material such that the filament encases the endless material in a mixing zone before exiting the printhead. The mixing zone is formed in the region of a nozzle of the print head.

Das Verfahren betrifft vorzugsweise einen 5 Achs-Druckkopf, wobei eine wechselseitig sich kreuzende Bahnverlegung, inkl. Zuführung von Endlosmaterialien erfolgt. The method preferably relates to a 5-axis print head, wherein a mutually intersecting web laying, including feeding of continuous materials.

Die Zuführung von verschiedenen Materialien in Form von Endlosmaterialien und Filamenten und die Separierung erfolgen mittels einer Vorschubeinheit.The feeding of various materials in the form of continuous materials and filaments and the separation by means of a feed unit.

Verfahrensgemäß wird das Filament und/oder das Endlosmaterial mittels der Vorschubeinheit gefördert und/oder getrennt.According to the method, the filament and / or the endless material is conveyed and / or separated by means of the feed unit.

Vorteilhafter Weise erfolgt die Förderung des Filaments und/oder des Endlosmaterials mittels zweier ineinander kämmender Zahnräder, wobei mittels relativer axialer Auslenkung eines Zahnrades oder mittels relativer axialer Auslenkung beider Zahnräder die Trennung des Materials erfolgt. Die Zahnräder weisen vorzugsweise eine Schneidkante auf, welche durch die Auslenkung ein Abschneiden oder Quetschen des Materials in Form des Endlosmaterials und/oder des Filaments bewirkt.Advantageously, the promotion of the filament and / or the continuous material by means of two meshing gears takes place, wherein the separation of the material takes place by means of relative axial deflection of a gear or by means of relative axial deflection of the two gears. The gears preferably have a cutting edge, which causes by the deflection of a cutting or squeezing of the material in the form of the continuous material and / or the filament.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Trennung mittels eines thermischen Trennverfahrens, vorzugsweise eines beheizten Hakens erfolgen.In a further embodiment, the separation can be effected by means of a thermal separation process, preferably a heated hook.

Des Weiteren beinhaltet das Verfahren eine Möglichkeit der Oberflächenglättung und/oder Veredelung, wobei eine Glättung der Druckoberfläche mittels eines Oberflächenglätthotend erfolgt.Furthermore, the method includes a possibility of surface smoothing and / or finishing, wherein a smoothing of the printing surface by means of a Oberflächenglätthotend takes place.

Gemäß einer weiteren Variante des Verfahrens fließt mittels einer separaten dritten Zuführeinrichtung ein Fluid auf das dreidimensionale Objekt, wobei das Fluid Unebenheiten und/oder Rauheiten in der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts ausgleicht und/oder anderweitige Oberflächenveredelungen oder Beschichtungen durchgeführt.According to a further variant of the method, a fluid flows onto the three-dimensional object by means of a separate third feed device, wherein the fluid compensates for unevenness and / or roughness in the surface of the three-dimensional object and / or performs other surface refinements or coatings.

Insbesondere ist das Fluid ein Harz oder Lack.In particular, the fluid is a resin or varnish.

Von Vorteil ist, dass das mit dem Filament ummantelte Endlosmaterial frei im Raum verlegt werden kann. Dies ermöglicht die Gestaltung dreidimensionaler Objekte ohne die Verwendung von Stützkonstruktionen oder ähnlichem.It is advantageous that the endless material covered with the filament can be laid freely in the room. This allows the design of three-dimensional objects without the use of support structures or the like.

Zudem kann das dreidimensionale Objekt belastungsgerecht gedruckt werden, wobei Einlegeteile in das gedruckte Volumenmodell integriert werden. Dies reduziert den Fertigungsaufwand sowie die entstehenden Kosten. Diese Einlegeteile können beispielsweise Verstärkungselemente oder Befestigungselemente darstellen.In addition, the three-dimensional object can be printed according to the load, whereby inserts are integrated into the printed volume model. This reduces the production costs and the resulting costs. These inserts can represent, for example, reinforcing elements or fasteners.

Dies reduziert das Gewicht, wodurch ein besonders effizienter Leichtbau ermöglicht wird.This reduces the weight, allowing a particularly efficient lightweight construction.

Die Erfindung betrifft zudem ein dreidimensionales Objekt, wobei das Objekt mittels eines 3D-Druckers herstellbar ist derart, dass das Objekt ein mit Filament ummanteltes Endlosmaterial aufweist. Vorteilhafter Weise ist das Endlosmaterial frei im Raum ohne eine Stützstruktur verlegbar.The invention also relates to a three-dimensional object, wherein the object can be produced by means of a 3D printer in such a way that the object has a filament-coated endless material. Advantageously, the endless material is freely deployable in space without a support structure.

Somit muss entgegen dem üblichen Stand der Technik das Volumenmodel nicht in einzelne Schichten zerlegt werden, sondern kann festigkeitsorientiert hergestellt werden derart, dass ein Faden entlang der Beanspruchung zur Erhöhung der Festigkeit eingesetzt wird.Thus, contrary to the usual state of the art, the volume model does not have to be broken down into individual layers, but instead can be made strength-oriented such that a thread is used along the stress to increase the strength.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment and associated drawings.

Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht,
3 ein Gestell mit verfahrbaren Antrieben und Hubtisch,
4 ein Hotend mit zwei Zuführeinrichtungen,
5 Detailansicht des Austrittsbereichs der Düse,
6 eine Schnittansicht der Mischeinheit,
7 ein Hotend mit einem rotierenden Element,
8 eine Detailansicht der Düse aus 7,
9 ein Hotend mit einer dritten Zuführeinrichtung,
10 eine Detailansicht der dritten Zuführeinrichtung,
11 ein Hotend zum Glätten der Oberfläche eines Bauteils
12 eine Vorschubenheit,
13 eine schematische Darstellung der Rollen während des Vorschubs,
14 eine schematische Darstellung der Rollen während des Trennens,
15 Trennung des Endlosmaterials.

Show it:

1 a device according to the invention,
2 a device according to the invention in side view,
3 a frame with movable drives and lift table,
4 a hotend with two feeders,
5 Detail view of the exit area of the nozzle,
6 a sectional view of the mixing unit,
7 a hotend with a rotating element,
8th a detailed view of the nozzle 7 .
9 a hotend with a third feeder,
10 a detailed view of the third feeder,
11 a hotend for smoothing the surface of a component
12 a premeditation,
13 a schematic representation of the roles during the feed,
14 a schematic representation of the roles during the separation,
15 Separation of the endless material.

1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Druckkopf 1 welcher von einer Vorschubeinheit 2 mit einem ersten Material in Form eines Filaments F und einem zweiten Material in Form eines Endlosmaterials E bestückt wird. Die Vorschubeinheit 2 weist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Zuführungen mit rotierenden Rollenpaaren 2.1 für unterschiedliche Endlosmaterialien E1 - E4 sowie fünf Zuführungen für unterschiedliche Filamente F1 - F5 auf. In der Vorschubeinheit 2 erfolgt eine Separierung der Materialien E, F, sodass das eine Filament F und ein Endlosmaterial E an den Druckkopf 1 in dessen erste und zweite Zuführeinrichtung 1.1, 1.2 übermittelbar sind. 1 and 2 show a device according to the invention with a print head 1 which of a feed unit 2 with a first material in the form of a filament F and a second material in the form of a continuous material e is equipped. The feed unit 2 indicates in the described Embodiment four feeds with rotating pairs of rollers 2.1 for different continuous materials E1 - E4 and five feeders for different filaments F1 - F5. In the feed unit 2 there is a separation of the materials e . F so that's a filament F and an endless material E to the printhead 1 in the first and second feeder 1.1 . 1.2 are transferable.

Der Druckkopf 1 weist ein Hotend 3 auf, mittels dessen das zugeführte Material in Form des Filaments F und Endlosmaterials E über die im Hotend 3 befindliche Düse 3.1 ausgebbar ist. Der Hotend 3 weist des Weiteren ein, einen Teilbereich 3.2 des Hotends 3 umgebendes Temperaturregulierungselement 3.3 auf, mittels dessen das Filament F kühlbar ist.The printhead 1 has a hotend 3 by means of which the supplied material in the form of the filament F and endless material e about those in the hotend 3 located nozzle 3.1 is dispensable. The hotend 3 further includes, a subarea 3.2 the hotend 3 surrounding temperature regulating element 3.3 by means of which the filament F is coolable.

Aufgrund der entstehenden Temperaturen ist zudem eine Kühlung in Form von Lüftern 4 vorgesehen, wobei ein Lüfter 4 in Richtung der Düse 3.1 und ein Lüfter 4 in Richtung des Temperaturregulierungselements 3.3 ausgerichtet ist.Due to the resulting temperatures is also a cooling in the form of fans 4 provided, with a fan 4 in the direction of the nozzle 3.1 and a fan 4 in the direction of the temperature regulating element 3.3 is aligned.

Die Vorschubeinheit kann weiterhin eine Trenneinheit aufweisen, welche die einzelnen Filamente F1 - F5 und Endlosmaterialien E1 - E4 im Bereich der Rollen 2.1 trennt.The feed unit can furthermore have a separating unit, which holds the individual filaments F1-F5 and endless materials E1-E4 in the region of the rollers 2.1 separates.

Eine Vorrichtung in Form eines 5-Achs Mehrbereichsdruckers mit einer ersten und zweiten Druckeinheit 5, 6 ist in 3 dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Gestell 7 mit einer Tischverfahreinheit 7.1 auf. Im Inneren des Gestells 7 befindet sich ein erster höhenverstellbarer Tisch 5.1 in z-Richtung mit einer ersten Hubeinheit 5.2 und ein zweiter höhenverstellbarer Tisch 6.1 in z-Richtung mit einer zweiten Hubeinheit 6.2. Die Antriebe 5.3, 6.3 für die Positionierung der Druckeinheiten in x und y-Richtung befinden sich auf dem Gestell 7, wobei jede Druckeinheit 5, 6 eigens steuerbare Antriebe 5.3, 6.3 aufweist. Jede Druckeinheit 5, 6 weist eine erste und zweite Zuführung 5.4, 6.4 für das Filament F und für das Endlosmaterial E auf.A device in the form of a 5-axis multi-area printer with a first and second printing unit 5 . 6 is in 3 shown. The device has a frame 7 with a table movement unit 7.1 on. Inside the frame 7 There is a first height-adjustable table 5.1 in the z-direction with a first lifting unit 5.2 and a second height-adjustable table 6.1 in the z-direction with a second lifting unit 6.2 , The actuators 5.3, 6.3 for positioning the printing units in the x and y directions are located on the frame 7 , each printing unit 5 . 6 specially controllable drives 5.3 . 6.3 having. Every printing unit 5 . 6 has a first and second feed 5.4 . 6.4 for the filament F and for the endless material e on.

Dabei wird gemäß 3 das Filament in einem Schmelzguterzeuger 5.5, 6.5 wahlweise mit integriertem Schredder aufbereitet.It is in accordance with 3 the filament in a melt producer 5.5 . 6.5 optionally prepared with integrated shredder.

Der Druckkopf 1 weist vorzugsweise wechselbare Hotends 3 und/oder eine wechselbare Düse 3.1 auf, wobei gemäß den 4 bis 10 verschiedene Varianten von Hotends mit Düseneinsätzen 3.1 dargestellt sind.The printhead 1 preferably has changeable hotends 3 and / or a replaceable nozzle 3.1 on, according to the 4 to 10 different variants of hotends with nozzle inserts 3.1 are shown.

Gemäß 4 und 5 ist der erfindungsgemäße Druckkopf 3 in einer ersten Variante dargestellt. Der Hotend 3 weist eine erste Zuführeinrichtung 1.1 in Form eines Führungsrohres 3.4 für das Filament F und eine zweite Zuführeinrichtung 1.2 in Form eines zweiten Führungsrohrs 3.5 für das Endlosmaterial E auf.According to 4 and 5 is the printhead according to the invention 3 shown in a first variant. The hotend 3 has a first feeder 1.1 in the form of a guide tube 3.4 for the filament F and a second feeder 1.2 in the form of a second guide tube 3.5 for the endless material e on.

Des Weiteren weist der Hotend 3 ein, einen Teilbereich 3.2 umgebendes, Temperaturregulierungselement 3.3 zur Kühlung des Hotends 3 auf. Das erste und zweite Führungsrohr 3.4, 3.5 verlaufen im Wesentlichen parallel in Richtung des Düsenaustritts 3.6, wobei im Bereich der Düse 3.1 das erste Führungsrohr 3.4 für das Filament F das zweite Führungsrohr 3.5 für das Endlosmaterial E umhüllt.Furthermore, the Hotend 3 a, a subarea 3.2 surrounding, temperature regulating element 3.3 to cool the hotend 3 on. The first and second guide tube 3.4 . 3.5 run substantially parallel in the direction of the nozzle outlet 3.6, wherein in the region of the nozzle 3.1 the first guide tube 3.4 for the filament F the second guide tube 3.5 for the endless material e envelops.

Die Düse 3.1 weist einen hülsenförmig ausgebildeten Düseneinsatz 3.7 mit einem integrierten Mischeinsatz 3.8 auf, welcher gemäß 6 eine zentrale Bohrung 3.8.1 für das Endlosmaterial E und drei diese umhüllende Kanäle 3.8.2 aufweist. Die Kanäle 3.8.2 werden von der Innenwand des Düseneinsatzes 3.7 begrenzt.The nozzle 3.1 has a sleeve-shaped nozzle insert 3.7 with an integrated mixing insert 3.8 on which according to 6 a central hole 3.8.1 for the endless material e and three channels surrounding them 3.8.2 having. The channels 3.8.2 be from the inner wall of the nozzle insert 3.7 limited.

Das Material E, F wird in einer Mischzone 3.9 zusammengeführt, wobei die Mischzone 3.9 einen ringförmigen Bereich 3.9.1 aufweist, in welchem die drei Kanäle 3.8.2, welche das aufgeschmolzene Filament F führen, zusammengeführt werden und im folgenden das, aus dem zweiten Führungsrohr 3.5 austretende, Endlosmaterial E im Bereich des Düsenaustritts 3.6 ummanteln und tritt folgend aus der Düse 3.1 aus. Die Anzahl der Kanäle 3.8.2 kann dabei variieren, wobei ebenfalls ein das zweite Führungsrohr 3.5 einfach umhüllendes erstes Führungsrohr 3.4 ohne Kanäle denkbar ist.The material e . F is in a mixing zone 3.9 merged, with the mixing zone 3.9 an annular area 3.9.1 in which the three channels 3.8.2 which the molten filament F lead, be merged and in the following, from the second guide tube 3.5 leaking, endless material e in the area of the nozzle outlet 3.6 encase and exit from the nozzle following 3.1 out. The number of channels 3.8.2 may vary, with also the second guide tube 3.5 simply enveloping first guide tube 3.4 without channels is conceivable.

Der Hotend 3 weist zudem eine Zentriereinheit 3.10 für die Positionierung auf.The hotend 3 also has a centering unit 3.10 for positioning.

Der in 6 dargestellte Mischeinsatzeinsatz kann in jedem der Ausführungsbeispiele Anwendung finden.The in 6 shown Mischeinsatzeinsatz can be found in each of the embodiments application.

Der in 7 und 8 dargestellte Hotend 3 entspricht in seinem Aufbau dem Hotend der 4 und 5. Der Hotend 3 weist ebenfalls eine erste Zuführeinrichtung 1.1 in Form eines Führungsrohres 3.4 für das Filament F und eine zweite Zuführeinrichtung 1.2 in Form eines zweiten Führungsrohrs 3.5 für das Endlosmaterial E auf. Das erste und zweite Führungsrohr 3.4, 3.5 verlaufen im Wesentlichen parallel in Richtung des Düsenaustritts 3.6, wobei im Bereich der Düse 3.1 das erste Führungsrohr 3.4 für das Filament F das zweite Führungsrohr 3.5 für das Endlosmaterial E umhüllt.The in 7 and 8th shown Hotend 3 corresponds in its construction to the Hotend of 4 and 5 , The hotend 3 also has a first feeder 1.1 in the form of a guide tube 3.4 for the filament F and a second feeder 1.2 in the form of a second guide tube 3.5 for the endless material e on. The first and second guide tube 3.4 . 3.5 run substantially parallel in the direction of the nozzle outlet 3.6, wherein in the region of the nozzle 3.1 the first guide tube 3.4 for the filament F the second guide tube 3.5 for the endless material e envelops.

Die Düse 3.1 weist einen hülsenförmig ausgebildeten Düseneinsatz 3.7 mit einem integrierten Mischeinsatz 3.8 gemäß 6 auf.The nozzle 3.1 has a sleeve-shaped nozzle insert 3.7 with an integrated mixing insert 3.8 according to 6 on.

Das Endlosmaterial E wird in der Mischzone 3.9 im Bereich der Austrittöffnung 3.6 von dem Filament F umhüllt.The endless material e will be in the mixing zone 3.9 in the area of the outlet opening 3.6 from the filament F envelops.

Am Außenumfang des Hotends 3 im Bereich der Austrittsöffnung ist ein rotierbares Element 3.11 angeordnet, welches entlang der Längsachse des Hotends 3 und dem zufolge um die Düse 3.1 drehbar ist. Das drehbare Element 3.11 ist in Richtung der Längsachse des Hotends 3 einstellbar und weist an seinem einen Ende in Richtung des Düsenaustritts 3.6 und bildet mit diesem einen Spalt 3.12. Das drehbare Element 3.11 liegt beabstandet vor der Düse 3.1, wodurch eine Abstützung des kombinierten Endlosmaterials E an einer Abstützfläche 3.13 mit dem umhüllenden Filament F im freien Raum erfolgt. Somit ist die freie Verlegung von Endlosmaterial E im Raum ohne eine Stützstruktur möglich. On the outer circumference of the hotend 3 in the region of the outlet opening is a rotatable element 3.11 arranged along the longitudinal axis of the hotend 3 and according to that around the nozzle 3.1 is rotatable. The rotatable element 3.11 is in the direction of the longitudinal axis of the hotend 3 adjustable and has at its one end in the direction of the nozzle outlet 3.6 and forms a gap with this 3.12 , The rotatable element 3.11 is spaced in front of the nozzle 3.1 , whereby a support of the combined continuous material e on a support surface 3.13 with the enveloping filament F done in free space. Thus, the free installation of endless material e in the room without a support structure possible.

Ein weiterer Hotend 3 ist in den 9 und 10 dargestellt. Der Aufbau entspricht dem Hotend 3 der 4 und 5, wobei eine dritte Zuführeinrichtung 3.14 im Bereich der Düse 3.1 des Hotends 3 ausgebildet ist.Another hotend 3 is in the 9 and 10 shown. The structure corresponds to the Hotend 3 of the 4 and 5 wherein a third feeder 3.14 in the area of the nozzle 3.1 the hotend 3 is trained.

Die Zuführeinrichtung 3.14 ist vorzugsweise in die Mischzone 3.9 und/oder direkt am Düsenaustritt 3.6 angeordnet.The feeder 3.14 is preferably in the mixing zone 3.9 and / or directly at the nozzle exit 3.6 arranged.

Die dritte Zuführeinrichtung 3.14 kann vorzugsweise ein Harz H beinhalten, welches während dem Druckprozess auf die Oberfläche des mit dem Filament F umhüllten Endlosmaterial E gebracht werden, wobei das Harz H die Unebenheiten und Rauheiten des gedruckten Objekts glättet. Das flüssige Harz H fließt auf die Oberfläche und füllt die Unebenheiten auf, wobei die Aushärtung des Harzes H vorzugsweise 30 Sekunden oder weniger benötigt.The third feeder 3.14 may preferably include a resin H, which during the printing process on the surface of the filament F wrapped endless material e with the resin H smoothing the unevenness and roughness of the printed object. The liquid resin H flows on the surface and fills in the unevenness, and the curing of the resin H preferably takes 30 seconds or less.

In einer weiteren Variante können auch andere Oberflächenveredelungsmaterialien wie beispielsweise Lacke verwendet werden. In another variant, other surface finishing materials such as paints can be used.

11 zeigt einen weiteren wechselbaren Hotend 3, welcher ein an einem Teilbereich 3.2 angeordnetes Temperaturregulierungselement 3.3 zeigt. An seinem unteren Ende weist er einen heizbaren Kegel 3.15 auf, welcher nach erfolgtem Druckprozess über die Bauteiloberfläche bewegt wird. Die Spitze 3.15.1 des Kegels wird dabei auf das gedruckte Material aufgelegt, wodurch eine Glättung der Oberfläche folgt. In 11 ist folglich eine weitere Möglichkeit der Oberflächenveredelung des dreidimensionalen Objekts dargestellt. 11 shows another changeable hotend 3 which is a temperature regulating element arranged on a subregion 3.2 3.3 shows. At its lower end it has a heatable cone 3.15 which is moved over the component surface after the printing process has been completed. The summit 3.15.1 of the cone is thereby placed on the printed material, whereby a smoothing of the surface follows. In 11 Consequently, another possibility of surface refinement of the three-dimensional object is shown.

12 zeigt die erfindungsgemäße Vorschubeinheit 2, wobei die Vorschubeinheit eine Zentrier- und Vereinzeinereinheit 2.2 für das Filament F und das Endlosmaterial E aufweist. Dies erfolgt mittels Separierung des zugeführten Filaments F1 - F5 sowie des Endlosmaterials E1 - E4. 12 shows the feed unit according to the invention 2 wherein the feed unit comprises a centering and separating unit 2.2 for the filament F and the endless material e having. This is done by separating the supplied filament F1 - F5 and the continuous material E1 - E4.

Das Material wird mittels steuerbarer andrückbarer Rollenpaare 2.1 dem Druckkopf 1 bzw. den Zuführeinrichtungen 1.1, 1.2 zugeführt. Ein Rollenpaar 2.1 besteht bevorzugt aus einer ersten Rolle 2.1a und einer zweiten Rolle 2.1b, wobei bevorzugt die erste Rolle 2.1a angetrieben wird und die zweite Rolle 2.1b in Form einer Andrückrolle mitgeführt wird.The material is controlled by means of controllable pushable roller pairs 2.1 the printhead 1 or the feeders 1.1 . 1.2 fed. A pair of roles 2.1 preferably consists of a first roll 2.1a and a second role 2.1b , wherein preferably the first roller 2.1a is driven and the second roller 2.1b is carried in the form of a pressure roller.

Die Rollenpaaren 2.1 zur Zuführung des Filaments F sowie des Endlosmaterials E werden mittels jeweils eines Vorschubantriebs 2.3 angetrieben.The pairs of roles 2.1 for feeding the filament F as well as the endless material e are driven by means of a respective feed drive 2.3.

Die Vorschubeinheit 2 weist vorzugsweise Mittel zum Trennen des zugeführten Materials auf. Diese Mittel sind vorzugsweise in Form von speziellen Rollenpaaren 2.1 ausgebildet. Eine Form der Trennung eines Endlosmaterials E ist den 13 und 14 dargestellt. Jedoch kann auch eine Trennung eines Filaments F nach der selben Methode erfolgen.The feed unit 2 preferably has means for separating the supplied material. These means are preferably in the form of special pairs of rollers 2.1 educated. A form of separation of a continuous material e is the 13 and 14 shown. However, also a separation of a filament F done by the same method.

Die Vorschubeinheit 2 weist zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen vorzugsweise Zahnräder 2.1 auf, wobei die Rollen/Zahnräder 2.1a, 2.1b an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut 2.1.1 aufweisen.The feed unit 2 has two intermeshing parallel rollers preferably gears 2.1 on, with the rollers / gears 2.1a . 2.1b on its peripheral side in each case a circumferential groove 2.1.1 exhibit.

Die Rollen 2.1a, 2.1b greifen derart ineinander, dass die Nut 2.1.1 der ersten Rolle 2.1a mit der Nut der zweiten Rolle 2.1b eine Führung für das Filament F und/oder Endlosmaterial E bilden.The roles 2.1a . 2.1b engage in such a way that the groove 2.1.1 the first role 2.1a with the groove of the second roll 2.1b a guide for the filament F and / or endless material e form.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rollen 2.1a, 2.1b relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet, wobei bevorzugt eine Rolle 2.1a fest und eine Rolle 2.1b radial und/oder axial verschiebbar gelagert ist.In an advantageous embodiment, the rollers 2.1a . 2.1b formed relative to each other radially and axially displaceable, preferably a roller 2.1a fixed and a roller 2.1b is mounted radially and / or axially displaceable.

Das Trennverfahren erfolgt mittels Schneidens, Brechens oder Quetschen, wobei wenigstens eine Nut 2.1.1 eine Schneidkante aufweist, wobei das durch die Nut 2.1.1 durchgeführte Material mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen 2.1a, 2.1b schneidbar ist, bevorzugt mittels axialer Auslenkung der zweiten Rolle 2.1b.The separation process is carried out by means of cutting, breaking or crushing, wherein at least one groove 2.1.1 a cutting edge, wherein the through the groove 2.1.1 performed material by means of relative axial deflection of the rollers 2.1a . 2.1b can be cut, preferably by means of axial deflection of the second roller 2.1b ,

Des Weiteren ist mittels der relativen Auslenkung der Rollen 2.1a, 2.1b zueinander die Vorspannung des Materials einstellbar.Furthermore, by means of the relative deflection of the rollers 2.1a . 2.1b to each other, the bias of the material adjustable.

Die Auslenkung beider oder auch nur einer Rolle 2.1a, 2.1b des Rollenpaares 2.1 kann mittels Aufbringen einer Federkraft erfolgen, wobei die Federkraft entweder die Auslenkung oder die Rückstellung bewirkt.The deflection of both or even a role 2.1a . 2.1b of the roll pair 2.1 can be done by applying a spring force, wherein the spring force causes either the deflection or the provision.

Die Trennung eines Endlosmaterials E mittels axialer Auslenkung einer Rolle ist in 15 dargestellt. Die erste Rolle 2.1a bewegt sich dabei entgegen der zweiten Rolle 2.1b, wobei die Schneidkanten 2.2 der Rollen aufeinander zu bewegt werden. In der Folge dieser Bewegung erfolgt eine Quetschung und/oder ein Abschneiden des Endlosmaterials E an der Schneidkante 2.2.The separation of a continuous material e by means of axial deflection of a roller is in 15 shown. The first role 2.1a moves against the second roller 2.1b , wherein the cutting edges 2.2 the roles are moved towards each other. As a result of this movement there is a bruise and / or cutting off the continuous material E at the cutting edge 2.2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Druckkopfprinthead
1.11.1: Erste ZuführeinrichtungFirst feeder
1.21.2: Zweite ZuführeinrichtungSecond feeder
22: Vorschubeinheitfeed unit
2.12.1: Rollenpaarroller pair
2.1.12.1.1: Umlaufende NutCircumferential groove
2.1a2.1a: erste Rolle (fest)first roll (fixed)
2.1b2.1b: zweite Rolle (auslenkbar)second role (deflectable)
2.22.2: Schneidkantecutting edge
33: HotendHotend
3.13.1: Düsejet
3.23.2: Teilbereichsubregion
3.33.3: TemperaturregulierungselementTemperature regulating element
3.43.4: Erstes FührungsrohrFirst guide tube
3.53.5: Zweites FührungsrohrSecond guide tube
3.63.6: Düsenaustrittnozzle exit
3.73.7: Düseneinsatznozzle insert
3.83.8: Mischeinsatzmixed use
3.8.13.8.1: Bohrungdrilling
3.8.23.8.2: Kanalchannel
3.93.9: Mischzonemixing zone
3.9.13.9.1: Ringförmiger BereichAnnular area
3.103.10: Zentriereinheitcentering
3.113.11: Drehbares und axial einstellbares ElementRotatable and axially adjustable element
3.123.12: Spaltgap
3.133.13: Abstützflächesupporting
3.143.14: Dritte ZuführeinrichtungThird feeder
3.153.15: Kegelcone
3.15.13.15.1: Kegelspitzeapex
44: LüfterFan
55: Erste DruckeinheitFirst printing unit
5.15.1: Tischtable
5.25.2: Hubeinheitlifting unit
5.35.3: Antriebdrive
5.45.4: Materialzuführungmaterial supply
5.55.5: SchmelzguterzeugerMelting Good producers
66: Erste DruckeinheitFirst printing unit
6.16.1: Tischtable
6.26.2: Hubeinheitlifting unit
6.36.3: Antriebdrive
6.46.4: Materialzuführungmaterial supply
6.56.5: SchmelzguterzeugerMelting Good producers
77: Gestellframe
7.17.1: Tischverfahreinheit Tischverfahreinheit
Ee: Endlosmaterialendless material
FF: Filamentfilament

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 602004008366 T2 [0002]DE 602004008366 T2 [0002]
DE 102014224176 A1 [0003]DE 102014224176 A1 [0003]
DE 102006226425 A1 [0004]DE 102006226425 A1 [0004]
WO 2015/102775 A1 [0005]WO 2015/102775 A1 [0005]
De 102014109246 A1 [0006]DE 102014109246 A1 [0006]
WO 2015/057886 A1 [0007]WO 2015/057886 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, wobei die Vorrichtung einen Druckkopf (1) mit einem Hotend (3) und eine Vorschubeinheit (2) aufweist, wobei mittels der Vorschubeinheit (2) mindestens ein erstes Material (F) und ein zweites Material (E) dem Druckkopf (1) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Vorschubeinheit (2) Mittel zum Trennen des ersten und/oder des zweiten Materials (F,E) aufweist und/oder, - dass der Druckkopf (1) eine erste Zuführeinrichtung (1.1) für das erste Material in Form eines Filaments (F) und eine zweite Zuführeinrichtung (1.2) für das zweite Material in Form eines Endlosmaterials (E) aufweist, wobei das Filament (F) und das Endlosmaterial (E) in dem Hotend (3) in einer Mischzone (3.9) mischbar sind.Device for producing three-dimensional objects, the device having a print head (1) with a hotend (3) and a feed unit (2), wherein by means of the feed unit (2) at least a first material (F) and a second material (E) can be fed to the print head (1), characterized in that the feed unit (2) has means for separating the first and / or the second material (F, E) and / or, that the print head (1) has a first feed device ( 1.1) for the first material in the form of a filament (F) and a second feed device (1.2) for the second material in the form of a continuous material (E), wherein the filament (F) and the continuous material (E) in the Hotend (3 ) are miscible in a mixing zone (3.9).

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit (2) mit Mitteln zum Trennen des Materials (E, F) vor oder in dem Druckkopf (1) angeordnet ist.Device after Claim 1 , characterized in that the feed unit (2) is arranged with means for separating the material (E, F) in front of or in the print head (1).

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) in 5 Achsen bewegbar ist.Device after Claim 1 , characterized in that the print head (1) is movable in 5 axes.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hotend (3) eine Düse (3.1) mit der Mischzone (3.9) aufweist und dass sich die Mischzone (3.9) vor oder in einem Austrittsbereich (3.6) der Düse (3.1) befindet.Device after Claim 1 , characterized in that the hotend (3) has a nozzle (3.1) with the mixing zone (3.9) and that the mixing zone (3.9) before or in an outlet region (3.6) of the nozzle (3.1).

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass die erste Zuführeinrichtung (3.4) wenigstens einen, vorzugsweise drei, die zweite Zuführeinrichtung (3.5) zumindest im Endbereich der Zuführeinrichtungen (3.4, 3.5) in Richtung der Mischzone (3.9) umhüllende Kanäle (3.8.2) aufweist.Device according to one of Claims 1 to 4 in that the first feed device (3.4) has at least one, preferably three, channels (3.8.2) surrounding the second feed device (3.5), at least in the end region of the feed devices (3.4, 3.5) in the direction of the mixing zone (3.9).

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kanäle (3.8.2) mittels eines in die erste Zuführeinrichtung in Form eines Düseneinsatzes (3.7) einsetzbaren Mischeinsatzes (3.8) variabel ist.Device after Claim 5 , characterized in that the number of channels (3.8.2) by means of a in the first feeder in the form of a nozzle insert (3.7) insertable mixing insert (3.8) is variable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hotend (3) eine Düse (3.1) und ein um die Düse (3.1) rotierbares und axial einstellbares Element (3.11) aufweist, wobei mittels des rotierbaren Elements (3.11) ein Spalt (3.12) zwischen der Düse (3.1) und dem Element (3.11) erzeugbar ist derart, dass das mit dem Filament (F) ummantelte Endlosmaterial (E) umlenkbar und /oder abstützbar ist.Device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the hot-end (3) has a nozzle (3.1) and an element (3.11) rotatable about the nozzle (3.1), whereby a gap (3.12) between the nozzle (3.11) by means of the rotatable element (3.11). 3.1) and the element (3.11) can be generated such that the filament (F) encased endless material (E) is deflectable and / or supportable.

Vorrichtung einem der nach Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit verschiedenen Druckköpfen sowie der Druckkopf (1) mit verschiedenen Düsen (3.1) und/oder Hotends (3) ausrüstbar ist.Device one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the device with different print heads and the print head (1) with different nozzles (3.1) and / or hotends (3) can be equipped.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorschubeinheit (2) die Zuführung von verschiedenen Materialien (E1-4, F1-5) und die Separierung umsetzbar ist.Device according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that by means of the feed unit (2), the supply of different materials (E1-4, F1-5) and the separation can be implemented.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit (2) mindestens zwei ineinander kämmende parallel liegende Rollen in Form von Rollenpaaren (2.1) oder Zahnrädern aufweist, wobei die Rollenpaare/Zahnräder (2.1) an ihrer Umfangsseite jeweils eine umlaufende Nut (2.1.1) aufweisen oder bilden.Device after Claim 1 , characterized in that the feed unit (2) has at least two intermeshing parallel rollers in the form of pairs of rollers (2.1) or gears, wherein the roller pairs / gears (2.1) on its peripheral side each have a circumferential groove (2.1.1) or form.

Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2.1) derart ineinander greifen, dass die Nut (2.1.1) der ersten Rolle (2.1a) mit der Nut (2.1.1) der zweiten Rolle (2.1b) eine Führung für das Material (E, F) bilden.Device after Claim 10 , characterized in that the rollers (2.1) engage in one another such that the groove (2.1.1) of the first roller (2.1a) with the groove (2.1.1) of the second roller (2.1b) has a guide for the material (2.1). E, F) form.

Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (2.1) relativ zueinander radial und axial verschiebbar ausgebildet sind.Device after Claim 10 and 11 , characterized in that the rollers (2.1) are formed relative to each other radially and axially displaceable.

Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Nut (2.1.1) eine Schneidkante (2.2) aufweist, wobei das durch die Nut (2.1.1) durchgeführte Material (E, F) mittels relativer axialer Auslenkung der Rollen (2.1) schneidbar ist.Device after Claim 10 to 12 , characterized in that at least one groove (2.1.1) has a cutting edge (2.2), wherein the through the groove (2.1.1) performed material (E, F) by means of relative axial deflection of the rollers (2.1) can be cut.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zueinander relativer radialer und/oder axialer Auslenkung der Rollen (2.1) die Vorspannung des Materials (E, F) einstellbar ist.Device according to one of Claims 10 to 13 , characterized in that by means of mutually relative radial and / or axial deflection of the rollers (2.1), the bias of the material (E, F) is adjustable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (2.1a) fest und eine Rolle (2.1b) radial und/oder axial verschiebbar gelagert ist.Device according to one of Claims 10 to 14 , characterized in that a roller (2.1a) fixed and a roller (2.1b) is mounted radially and / or axially displaceable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (2.1a) in Form einer Antriebsrolle und eine Rolle (2.1b) in Form einer mitlaufenden Andrückrolle ausgebildet ist.Device according to one of Claims 10 to 15 , characterized in that a roller (2.1a) in the form of a drive roller and a roller (2.1b) is designed in the form of a follower pressure roller.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Rolle (2.1a) und/oder beide Rollen (,,. 1a, 2.1b) mittels einer Federkraft auslenkbar sind.Device according to one of Claims 10 to 16 , characterized in that at least one roller (2.1a) and / or both rollers (1a, 2.1b) are deflectable by means of a spring force.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Tisch (5.1, 6.1) aufweist, wobei der Tisch (5.1, 6.1) mittels einer Hubeinheit (5.2, 6.2) in Richtung einer z-Achse in seiner Höhe verstellbar ist.Device according to one of Claims 1 to 17 , characterized in that the device comprises a table (5.1, 6.1), the table (5.1, 6.1) by means of a lifting unit (5.2, 6.2) in the direction of a z-axis in height is adjustable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) entlang einer x- und y-Achse verstellbar ist.Device according to one of Claims 1 to 18 , characterized in that the print head (1) along an x and y axis is adjustable.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) einen Hotendeinsatz (3) in Form einer Glätteinheit aufweist.Device according to one of Claims 1 to 19 , characterized in that the print head (1) has a Hotendeinsatz (3) in the form of a smoothing unit.

Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Glätteinheit in Form eines erwärmten Kegels (3.15) ausgebildet ist.Device after Claim 20 , characterized in that the smoothing unit is in the form of a heated cone (3.15).

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (1) eine separate dritte Zuführeinrichtung (3.14) für ein zusätzliches Fluid (H) aufweist, wobei die Austrittsöffnung der dritten Zuführeinrichtung (3.14) im Bereich der Düse (3.1) angeordnet ist.Device according to one of Claims 1 to 21 , characterized in that the print head (1) has a separate third feed device (3.14) for an additional fluid (H), wherein the outlet opening of the third feed device (3.14) is arranged in the region of the nozzle (3.1).

Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filament (F) in einem Druckkopf (1) aufgeschmolzen und folgend mit einem Endlosmaterial (E) verbunden wird derart, dass das Filament (F) das Endlosmaterial (E) vor dem Austritt aus dem Druckkopf (1) in einer Mischzone (3.9) ummantelt.Method for producing three-dimensional objects, characterized in that a filament (F) is melted in a printhead (1) and subsequently connected to an endless material (E) such that the filament (F) ejects the continuous material (E) before exiting the printhead (1) in a mixing zone (3.9) sheathed.

Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein 5 Achs-Druckkopf (1) Anwendung findet, wobei eine wechselseitig sich kreuzende Bahnverlegung, inkl. Zuführung von Endlosmaterialien (E) erfolgt.Method according to Claim 23 , characterized in that a 5-axis print head (1) is used, wherein a mutually intersecting web laying, incl. Feed of continuous materials (E) takes place.

Verfahren nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung von verschiedenen Materialien (E, F) und die Separierung mittels einer Vorschubeinheit (2) erfolgen.Method according to Claim 23 and 24 , characterized in that a supply of different materials (E, F) and the separation by means of a feed unit (2) take place.

Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Filament (F) und/oder das Endlosmaterial (E) mittels der Vorschubeinheit (2) gefördert und/oder getrennt werden.Method according to one of Claims 23 to 25 , characterized in that the filament (F) and / or the continuous material (E) are conveyed and / or separated by means of the feed unit (2).

Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Filament (F) und/oder das Endlosmaterial (E) mittels zweier ineinander kämmender Rollen (2.1) oder Zahnrädern gefördert wird, wobei mittels relativer axialer Auslenkung einer Rolle (2.1a) oder eines Zahnrades oder mittels relativer axialer Auslenkung beider Rollen (2.1a, 2.1b) oder Zahnräder die Trennung des Materials (E, F) erfolgt.Method according to Claim 26 , characterized in that the filament (F) and / or the endless material (E) by means of two intermeshing rollers (2.1) or gears is promoted, wherein by means of relative axial deflection of a roller (2.1a) or a gear or by means of relative axial deflection both rollers (2.1a, 2.1b) or gears the separation of the material (E, F) takes place.

Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung mittels eines thermischen Trennverfahrens, vorzugsweise eines beheizten Hakens erfolgt.Method according to one of Claims 23 to 27 , characterized in that the separation takes place by means of a thermal separation process, preferably a heated hook.

Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glättung der Druckoberfläche mittels eines Oberflächenglätthotend erfolgt.Method according to one of Claims 23 to 28 , characterized in that a smoothing of the printing surface by means of a Oberflächenglätthotend takes place.

Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer separaten dritten Zuführeinrichtung (3.14) ein Fluid (H) auf das dreidimensionale Objekt fließt, wobei das Fluid (H) Unebenheiten und/oder Rauheiten in der Oberfläche des dreidimensionalen Objekts ausgleicht und/oder anderweitige Oberflächenveredelungen oder Beschichtungen durchgeführt werden.Method according to one of Claims 23 to 29 characterized in that by means of a separate third feeder (3.14) a fluid (H) flows onto the three-dimensional object, wherein the fluid (H) compensates for unevenness and / or roughness in the surface of the three-dimensional object and / or performs other surface refinements or coatings become.

Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (H) ein Harz ist.Method according to Claim 30 , characterized in that the fluid (H) is a resin.

Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Filament (F) ummantelte Endlosmaterial (E) frei im Raum verlegt werden kann.Method according to Claim 23 , characterized in that with the filament (F) sheathed endless material (E) can be moved freely in space.

Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Objekt belastungsgerecht gedruckt ist, wobei Einlegeteile in das gedruckte Volumenmodell integriert werden.Method according to Claim 23 , characterized in that the three-dimensional object is printed according to load, wherein inserts are integrated into the printed volume model.

Dreidimensionales Objekt, wobei das Objekt mittels eines 3D-Druckers herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt ein mit Filament (F) ummanteltes Endlosmaterial (E) aufweist.Three-dimensional object, wherein the object can be produced by means of a 3D printer, characterized in that the object has a filament (F) encased endless material (E).

Dreidimensionales Objekt nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosmaterial (E) frei im Raum ohne eine Stützstruktur verlegbar ist.Three-dimensional object after Claim 34 , characterized in that the endless material (E) is freely deployable in space without a support structure.