DE102017202224A1 - Filament and printhead for 3D printing and 3D printing - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filament (1) für 3D-Druck bei dem ein 3D-druckbares Material (3) einen elektrisch leitfähigen Draht (2) umgibt. Sie betrifft auch einen Druckkopf (4) für einen 3D-Drucker mit einer Durchtrennvorrichtung (9) zum Durchtrennen eines solchen Filaments (1). Sie betrifft auch ein 3D-Druckverfahren zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur (5) mit mehreren Druckköpfen, bei dem ein erster der Druckköpfe mit einem solchen Filament (1) beschickt wird, während zumindest ein zweiter der Druckköpfe mit einem anderen Filament beschickt wird, und bei dem der erste Druckkopf (4) eine elektrische Leiterbahn der Struktur (5) druckt und zumindest der zweite Druckkopf einen weiteren Teil der Struktur (5) druckt, insbesondere den verbleibenden Teil der Struktur (5).

Figure DE102017202224A1_0000
The invention relates to a filament (1) for 3D printing in which a 3D printable material (3) surrounds an electrically conductive wire (2). It also relates to a printhead (4) for a 3D printer having a severing device (9) for severing such a filament (1). It also relates to a 3D printing method for producing a three-pronged structure (5) having a plurality of printheads, wherein a first of the printheads is fed with such a filament (1) while at least a second one of the printheads is being fed with another filament, and at in that the first print head (4) prints an electrical conductor track of the structure (5) and at least the second print head prints a further part of the structure (5), in particular the remaining part of the structure (5).
Figure DE102017202224A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Filament für 3D-Druck sowie einen Druckkopf für einen 3D-Drucker und ein 3D-Druckverfahren.The invention relates to a filament for 3D printing and a print head for a 3D printer and a 3D printing process.

Unter einer additiven Fertigung ist ein Prozess zu verstehen, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern von Material schichtweise eine dreidimensionale Struktur aufgebaut wird. Dies wird auch als dreidimensionaler Druck, kurz 3D-Druck, bezeichnet. Hierdurch sind konventionell nicht fertigbare dreidimensionale Strukturen herstellbar.Additive manufacturing is a process in which a three-dimensional structure is built up layer by layer on the basis of digital 3D design data by depositing material. This is also referred to as three-dimensional printing, 3D printing for short. As a result, conventionally unfinished three-dimensional structures can be produced.

Ein 3D-Drucker bzw. ein Druckkopf hierfür ist aus der DE 102014226425 A1 bekannt.A 3D printer or a print head for this is from the DE 102014226425 A1 known.

Beim bekannten Freiraumverfahren FDM (Fused Deposition Modeling) wird ein Filament aus Kunststoff mittels einer beheizten Düse aufgeschmolzen und aus dem Schmelzstrang schichtweise das Bauteil aufgebaut. Aktuell ist es nicht möglich, durchgängige, niederohmige elektrische Leiterbahnen oder Litzen in das Bauteil per 3D-Druck einzuarbeiten. Es sind zwar elektrisch leitfähige Filamente bekannt, mittels denen elektrisch leitfähige Strukturen im 3D-Druck erzeugbar sind. Dieses Filament und die daraus erzeugten Strukturen sind allerdings relativ hochohmig. Somit können damit keine hohen elektrischen Leistungen übertragen werden.In the known free-space method FDM (Fused Deposition Modeling), a filament made of plastic is melted by means of a heated nozzle and the component is built up in layers from the melt strand. Currently, it is not possible to incorporate continuous, low-resistance electrical conductors or strands into the component by means of 3D printing. Although electrically conductive filaments are known by means of which electrically conductive structures in 3D printing can be generated. However, this filament and the structures produced therefrom are relatively high-impedance. Thus, no high electrical power can be transmitted with it.

Elektrischen Leiterbahnen werden daher meist erst nachträglich in die fertig gedruckte Struktur eingefügt oder extern darauf verlegt. Zum Einfügen der elektrischen Leiterbahnen werden in der Struktur Hohlräume bereits beim Druck vorgesehen oder nachträglich eingearbeitet. Diese Vorgehensweise ist jedoch aufwändig und schöpft das Potential des 3D-Druckes nicht voll aus.As a result, it is usually only later that electrical printed conductors are inserted into the finished printed structure or laid externally on it. To insert the electrical conductors, cavities are already provided in the structure during printing or incorporated subsequently. However, this procedure is complex and does not fully exploit the potential of 3D printing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the present invention is to improve the state of the art.

Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Gegenstände gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by the objects specified in the main claims. Preferred embodiments thereof are the dependent claims.

Demnach wird ein Filament für 3D-Druck vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es einen von 3D-druckbarem Material umgebenen elektrisch leitfähigen Draht aufweist. Der elektrisch leitfähige Draht bildet also den Kern des Filaments, während das 3D-druckbare Material die Hülle hierzu bildet. Der Draht ist also in das 3D-druckbare Material eingebettet. Ein solches Filament bildet das Ausgangsmaterial zu einem 3D-Druckvorgang.Accordingly, a filament for 3D printing is proposed. This is characterized by having an electrically conductive wire surrounded by 3D printable material. The electrically conductive wire thus forms the core of the filament, while the 3D-printable material forms the envelope for this purpose. The wire is thus embedded in the 3D printable material. Such a filament forms the starting material for a 3D printing process.

Das 3D-druckbare Material des Filaments ist insbesondere durch einen gewöhnlichen Druckkopf eines 3D-Druckers aufschmelzbar oder anderweitig zu einer dreidimensionalen Struktur aufbringbar. Bei dem 3D-druckbaren Material kann es sich insbesondere um einen Thermoplasten handeln, wenn das Filament zum 3D-Druck im FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) eingesetzt werden soll. Es kann jedoch auch aus einem anderen 3D-druckbaren Material bestehen, je nachdem, für welches 3D-Druckverfahren das Filament vorgesehen ist.The 3D printable material of the filament can in particular be melted by a conventional print head of a 3D printer or otherwise applied to a three-dimensional structure. The 3D-printable material may in particular be a thermoplastic, if the filament is to be used for 3D printing in the FDM (Fused Deposition Modeling) method. However, it can also consist of another 3D printable material, depending on which 3D printing process the filament is intended for.

Der elektrisch leitfähige Draht liegt insbesondere in Form eines Volldrahtes vor, also in Form einer einzigen Faser aus Vollmaterial. Oder er liegt in Form einer Litze vor, also in Form einer Vielzahl paralleler Fasern aus Vollmaterial. Der Draht besteht insbesondere aus einem guten elektrischen Leiter, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder Silber (dies schließt entsprechende Legierungen hiervon ein). Litze hat den Vorteil, dass das Filament dadurch flexibler beim 3D-Druck ist. Jedoch besteht die Gefahr, dass sie ungewollt beim 3D-Druck ausfasert.The electrically conductive wire is in particular in the form of a solid wire, ie in the form of a single fiber of solid material. Or it is in the form of a strand, ie in the form of a plurality of parallel fibers of solid material. In particular, the wire consists of a good electrical conductor such as copper or aluminum or silver (this includes corresponding alloys thereof). Litz has the advantage that the filament is more flexible in 3D printing. However, there is a risk that it will unintentionally fray during 3D printing.

Bevorzugt liegt der Schmelzpunkt des Drahtes über demjenigen des 3D-druckbaren Materials. Hierdurch wird verhindert, dass der Draht beim 3D-Druck im FDM-Verfahren statt des umgebenden Materials ungewollt aufschmilzt. Insbesondere liegt der Schmelzpunkt des Drahtes daher deutlich über demjenigen des 3D-druckbaren Materials, beispielsweise >100°C. Insbesondere liegt der Schmelzpunkt des Drahtes über der üblichen Arbeitstemperatur eines für den 3D-Druckes im FDM-Verfahren eingesetzten Druckkopfes.Preferably, the melting point of the wire is above that of the 3D printable material. This prevents the wire from undesirably melting during 3D printing in the FDM process instead of the surrounding material. In particular, the melting point of the wire is therefore significantly higher than that of the 3D printable material, for example> 100 ° C. In particular, the melting point of the wire is above the usual operating temperature of a printhead used for 3D printing in the FDM process.

Bevorzugt erstreckt sich außerdem der Draht durchgängig entlang der gesamten Länge des Filaments. Der Draht im unverarbeiteten Filament weist also keine Unterbrechungen auf, durch die seine elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt wäre. Somit lassen sich damit besonders lange niederohmige elektrische Leiterbahnen in einer dreidimensionalen Struktur bilden.Preferably, furthermore, the wire extends continuously along the entire length of the filament. The wire in the unprocessed filament thus has no interruptions, which would affect its electrical conductivity. Thus, particularly long low-resistance electrical conductor tracks can thus be formed in a three-dimensional structure.

Bevorzugt ist das 3D-druckbare Material ein elektrischer Isolator. Das Material kann insbesondere ein Polymer sein. Somit kann einfach während der Verarbeitung des Filaments im 3D-Druck eine isolierende Einbettung für den Draht in der gedruckten Struktur geschaffen werden.Preferably, the 3D printable material is an electrical insulator. The material may in particular be a polymer. Thus, during processing of the filament in 3D printing, an insulating embedding for the wire in the printed structure can be easily created.

Das Filament eignet sich besonders zur Herstellung von elektrischen Leiterbahnen im 3D-Druck innerhalb einer einzelnen Druckschicht der gedruckten Struktur. Um mehrere Druckschichten mit einer durchgehenden elektrischen Leiterbahn zu überwinden, ist es von Vorteil, wenn der zum Druck eingesetzte 3D-Drucker über mehrere (zumindest zwei) Druckköpfe verfügt. Einer der Druckköpfe dient dann zum Drucken des vorgeschlagenen leitfähigen Filaments innerhalb der Struktur, während der oder die anderen Druckköpfe zum Drucken der verbleibenden Struktur dienen. Um eine durchgängige Leiterbahnen durch eine oder mehrere Druckschichten hindurchzuführen wird also mittels des oder der anderen Druckköpfe die Umgebung um die die Druckschicht durchdringende elektrische Leiterbahn bzw. den Draht herum gedruckt. Diese Vorgehensweise wird auch in dem unten nochmals erläuterten 3D-Druckverfahren vorgeschlagen.The filament is particularly useful for making electrical traces in 3D printing within a single printed layer of the printed structure. To overcome multiple print layers with a continuous electrical trace, it is advantageous if the 3D printer used for printing has multiple (at least two) print heads. One of the printheads then serves for printing the proposed conductive filament within the structure while the one or more other printheads are for printing the remaining structure. In order to pass through a continuous strip conductors through one or more print layers, the environment around the printed circuit penetrating electrical conductor track or the wire is thus printed by means of the or the other print heads around. This procedure is also proposed in the 3D printing process explained below again.

Vorgeschlagen wird außerdem ein Druckkopf für einen 3D-Drucker. Dieser ist gekennzeichnet durch eine Durchtrennvorrichtung zum Durchtrennen des vorgeschlagenen Filaments mit dem in das 3D-druckbare Material eingebetteten Draht. Dadurch dass die mechanischen Eigenschaften des Drahtes (insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Schmelzpunkt etc.) normalerweise deutlich verschieden sind zu denjenigen des 3D-druckbaren Materials ergibt sich nämlich das Problem, dass das Filament von einem gewöhnlichen Druckkopf für 3D-Druck nicht ohne weiteres durchtrennbar ist. Die spezielle Durchtrennvorrichtung, die zum Durchtrennen des im Filament eingebetteten Drahtes ausgeführt ist, löst dieses Problem.Also proposed is a printhead for a 3D printer. This is characterized by a severing device for severing the proposed filament with the wire embedded in the 3D printable material. Namely, since the mechanical properties of the wire (particularly, in terms of strength, melting point, etc.) are usually significantly different from those of the 3D printable material, there is the problem that the filament is not readily severable by a common 3D printing printhead. The special severing device designed to sever the wire embedded in the filament solves this problem.

Bevorzugt ist die Durchtrennvorrichtung zum mechanischen oder thermischen Durchtrennen des Filaments ausgeführt. Insbesondere kann die Durchtrennvorrichtung also eine Vorrichtung zum Abscheren oder Durchkneifen oder Durchschneiden des Filaments mit dem Draht aufweisen oder eine Vorrichtung zum Druchbrennen (Schneidbrennen).Preferably, the severing device is designed for mechanically or thermally severing the filament. In particular, the severing device can thus have a device for shearing off or pinching or cutting through the filament with the wire, or a device for dry firing (cutting firing).

Bevorzugt weist der Druckkopf eine Aufschmelzvorrichtung zum Aufschmelzen des 3D-druckbaren Materials des Filaments auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Durchtrennvorrichtung in Austrittsrichtung der Aufschmelzvorrichtung für das aufgeschmolzene 3D-druckbare Material liegt. Die Durchtrennvorrichtung liegt sozusagen dort, wo der Schmelzstrang des aufgeschmolzenen Filaments nach dem Aufschmelzen hinfließt, beispielsweise unterhalb der Aufschmelzvorrichtung. Durch diese Maßnahme kann das (aufgeschmolzene) Filament sehr genau dort abgetrennt werden, wo eine durch den darin befindlichen Draht gebildete elektrische Leiterbahn enden soll. Ein solcher Druckkopf dient also insbesondere für den 3D-Druck mit aufschmelzbarem Material, beispielsweise im FDM-Verfahren.Preferably, the print head has a reflow device for melting the 3D printable material of the filament. It is provided that the severing device is located in the outlet direction of the melting device for the melted 3D printable material. The severing device lies, as it were, where the melt strand of the molten filament flows after melting, for example below the melting device. By this measure, the (molten) filament can be separated very exactly where an electrical conductor formed by the wire therein should end. Such a print head thus serves in particular for 3D printing with a meltable material, for example in the FDM process.

Vorgeschlagen wird außerdem ein 3D-Druckverfahren zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur. Das Druckverfahren läuft mit mehreren Druckköpfen ab. Zumindest ein erster der Druckköpfe wird mit dem oben vorgeschlagenen Filament, aufweisend den Draht und das 3D-druckbarem Material, beschickt. Dieser Druckkopf druckt also mit diesem elektrisch leifähigen Filament. Dieser erste Druckkopf ist bevorzugt der oben vorgeschlagene Druckkopf mit der Durchtrennvorrichtung. Zumindest ein zweiter der Druckköpfe wird mit einem anderen Filament beschickt, insbesondere einem Filament aus 3D-druckbarem Vollmaterial. Dieser Druckkopf druckt dann also mit dem anderen Filament. Der erste Druckkopf wird nun dazu genutzt, um eine elektrische Leiterbahn der Struktur zu drucken. Zumindest der zweite Druckkopf druckt dann einen weiteren Teil der Struktur, insbesondere den verbleibenden Teil der Struktur. Somit kann eine durchgängige, elektrische leitfähige Leiterbahn in der Struktur gebildet werden, die auch mehrere Druckschichten der Struktur durchdringen kann.Also proposed is a 3D printing process for creating a three-dimensional structure. The printing process is done with multiple printheads. At least a first of the printheads is loaded with the above-proposed filament comprising the wire and the 3D printable material. This printhead prints with this electrically leifähigen filament. This first printhead is preferably the above-proposed printhead with the severing device. At least a second of the print heads is fed with another filament, in particular a filament of 3D printable solid material. This printhead then prints with the other filament. The first printhead is now used to print an electrical trace of the structure. At least the second printhead then prints another part of the structure, in particular the remaining part of the structure. Thus, a continuous, electrically conductive trace can be formed in the structure, which can also penetrate a plurality of printed layers of the structure.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

  • 1 ein Filament für 3D-Druck,
  • 2 ein Druckkopf für 3D-Druck.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures, from which further preferred embodiments and features of the invention can be removed. Shown schematically in each case:
  • 1 a filament for 3D printing,
  • 2 a printhead for 3D printing.

Das Filament 1 gemäß 1 dient als Ausgangsmaterial zum 3D-Druck. Es weist einen Kern aus einem elektrisch leitfähigen Draht 2 auf, sowie eine den Draht 2 umgebende Hülle aus 3D-druckbarem Material 3, beispielsweise aus einem Thermoplast. Das 3D-druckbare Material 3 ist insbesondere ein elektrischer Isolator. Das Filament kann auf einer Rolle aufgewickelt sein. Der Draht 2 weist einen deutlich höheren Schmelzpunkt auf, als das 3D-druckbare Material 3. Der Draht 2 kann aus Vollmaterial, insbesondere Vollmetall, oder Litze, insbesondere Metalllitze, bestehen. Das Material des Drahtes 2 kann insbesondere Kupfer sein.The filament 1 according to 1 serves as starting material for 3D printing. It has a core made of an electrically conductive wire 2 on, as well as a the wire 2 surrounding case made of 3D printable material 3 For example, from a thermoplastic. The 3D-printable material 3 is in particular an electrical insulator. The filament can be wound up on a roll. The wire 2 has a much higher melting point than the 3D printable material 3 , The wire 2 can consist of solid material, in particular solid metal, or strand, in particular metal strand. The material of the wire 2 may in particular be copper.

Der Druckkopf 4 gemäß 2 dient zum Durchführen eines 3D-Druckverfahrens, wie insbesondere dem FDM-Verfahren, also zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur 5. Als Ausgangsmaterial für den 3D-Druck dient ein Filament 1 mit 3D-druckbarem Material.The printhead 4 according to 2 is used to perform a 3D printing process, such as in particular the FDM process, so for the production of a three-dimensional structure 5 , The starting material for 3D printing is a filament 1 with 3D printable material.

Die Struktur 5 wird dadurch erzeugt, dass das Ausgangsmaterial additiv in mehreren Druckschichten durch den Druckkopf 4 auf den Drucktisch 6 bzw. das sich dort bereits befindende Material aufgetragen wird. Hierzu ist der Drucktisch 6 und/oder der Druckkopf 4 zur Seite und in der Höhe beweglich ausgeführt (siehe Pfeile am Drucktisch 6).The structure 5 is created by adding the starting material additively in multiple print layers through the printhead 4 on the printing table 6 or that there already existing material is applied. This is the printing table 6 and / or the printhead 4 movable on the side and in height (see arrows on the printing table 6 ).

Der Druckkopf 4 verfügt über eine Aufschmelzvorrichtung 7 zum Aufschmelzen des 3D-druckbaren Materials. Wenn das Filament 1 gemäß 1 zum 3D-Druck genutzt wird, ist die Aufschmelzvorrichtung 7 dazu eingerichtet, nur das 3D-druckbare Material 3 des Filaments 1 aufzuschmelzen, nicht jedoch den darin enthaltenen Draht 2. Der Draht 2 dient dann insbesondere zur Erzeugung einer elektrischen Leiterbahn in der Struktur 5. Das Filament 1 verlässt die Aufschmelzvorrichtung 7 in Form eines fadenförmigen Schmelzstrangs, in dem das Material 3 aufgeschmolzen ist und (sofern vorhanden) der Draht 1 fest ist.The printhead 4 has a melting device 7 to melt the 3D printable material. If the filament 1 according to 1 used for 3D printing is the melting device 7 to set up only the 3D-printable material 3 of the filament 1 to melt, not but the wire contained therein 2 , The wire 2 then serves in particular for generating an electrical conductor in the structure 5 , The filament 1 leaves the melting device 7 in the form of a filamentary melt strand in which the material 3 is melted and (if present) the wire 1 is fixed.

Der Druckkopf verfügt außerdem über eine Fördervorrichtung 8, um den Druckkopf mit dem Filament 1 zu beschicken, also um das Filament 1 der Aufschmelzvorrichtung 7 zuzuführen. Die Fördervorrichtung 8 kann beispielsweise Walzen oder Räder umfassen, welche das Filament 1 zwischen diesen einklemmen und durch eine Drehbewegung (siehe Pfeile an der Fördervorrichtung 8) fördern.The printhead also has a conveyor 8th to the printhead with the filament 1 to feed, so the filament 1 the melting device 7 supply. The conveyor 8th For example, it may include rollers or wheels that support the filament 1 between them and by a rotary movement (see arrows on the conveyor 8th ).

Der Druckkopf 4 verfügt des Weiteren über eine Durchtrennvorrichtung 9 zum Durchtrennen des von der Aufschmelzvorrichtung 7 verflüssigten Filaments 1. Die Durchtrennvorrichtung 9 wird vorliegend beispielhaft durch zwei gegenüberliegende Schneiden gebildet, die zufahrbar ausgeführt sind. Die Durchtrennvorrichtung 9 ist so ausgeführt und im Druckkopf 4 angeordnet, dass beim Zufahren der Schneiden sowohl das verflüssigte Material 3, als auch der darin vorhandene Draht 2 durchtrennt werden. Die Durchtrennvorrichtung 9 liegt also in Austrittsrichtung der Aufschmelzvorrichtung 7 für das aufgeschmolzene Filament 1. Somit kann der Draht 2 genau an der Stelle der Struktur 5 durchtrennt werden, wo die damit gebildete elektrische Leiterbahn der Struktur 5 enden soll.The printhead 4 furthermore has a severing device 9 for severing the from the melting device 7 liquefied filaments 1 , The severing device 9 In the present case, this is exemplified by two opposing cutting edges which are designed to be able to be driven. The severing device 9 is so executed and in the printhead 4 arranged that when closing the cutting both the liquefied material 3 , as well as the existing wire 2 be severed. The severing device 9 So lies in the outlet direction of the melting device 7 for the molten filament 1 , Thus, the wire can 2 exactly at the place of the structure 5 be severed, where the thus formed electrical trace of the structure 5 should end.

Es kann vorgesehen sein, dass mehrere solcher oder vergleichbarer Druckköpfe 4 in einem 3D-Drucker eingesetzt werden. Somit kann ohne Durchtrennung des Drahtes 2 eine unterbrechungsfreie elektrische Leiterbahn, die sich über mehrere Druckschichten erstreckt, in der Struktur 5 erzeugt werden. Hierzu wird einer der Druckköpfe 4 mit dem Filament 1 gemäß 1 zur Erzeugung der elektrischen Leiterbahn beschickt, während der oder die anderen Druckköpfe mit einem Filament aus reinem 3D-druckbaren Material beschickt werden. Der erstere Druckkopf 4 erzeugt dann die elektrische Leiterbahn, während der oder die anderen Druckköpfe die restlichen Teile der Struktur 5 erzeugen, also die um die elektrische Leiterbahn herumliegenden Teile der Struktur 5.It can be provided that several such or comparable printheads 4 be used in a 3D printer. Thus, without transection of the wire 2 an uninterruptible electrical trace extending across multiple print layers in the structure 5 be generated. This will be one of the printheads 4 with the filament 1 according to 1 fed to the production of the electrical trace, while the or the other printheads are fed with a filament of pure 3D-printable material. The former printhead 4 then generates the electrical trace while the one or more other printheads are the remaining parts of the structure 5 generate, so around the electrical trace parts lying around the structure 5 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Filamentfilament
22
Drahtwire
33
3D-druckbares Material3D printable material
44
Druckkopfprinthead
55
Strukturstructure
66
Drucktischprinting table
77
Aufschmelzvorrichtungreflow
88th
Fördervorrichtungconveyor
99
DurchtrennvorrichtungBy separating device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014226425 A1 [0003]DE 102014226425 A1 [0003]

Claims (9)

Filament (1) für 3D-Druck, gekennzeichnet durch einen von 3D-druckbarem Material (3) umgebenen elektrisch leitfähigen Draht (2).Filament (1) for 3D printing, characterized by an electrically conductive wire (2) surrounded by 3D printable material (3). Filament (1) nach Anspruch 1, wobei der Draht (2) aus Volldraht oder als Litze ausgeführt ist.Filament (1) after Claim 1 wherein the wire (2) is made of solid wire or stranded wire. Filament (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmelzpunkt des Drahtes (2) über dem des 3D-druckbaren Materials (3) liegt.Filament (1) after Claim 1 or 2 wherein the melting point of the wire (2) is above that of the 3D printable material (3). Filament (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Draht (2) durchgängig über die gesamte Länge des Filaments (1) erstreckt.Filament (1) according to one of the preceding claims, wherein the wire (2) extends continuously over the entire length of the filament (1). Filament (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das 3D-druckbare Material (3) ein elektrischer Isolator ist.The filament (1) of any one of the preceding claims, wherein the 3D printable material (3) is an electrical insulator. Druckkopf (4) für einen 3D-Drucker, gekennzeichnet durch eine Durchtrennvorrichtung (9) zum Durchtrennen eines Filaments (1) für 3D-Druck nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A printing head (4) for a 3D printer, characterized by a severing device (9) for severing a filament (1) for 3D printing according to any one of the preceding claims. Druckkopf (4) nach Anspruch 6, wobei die Durchtrennvorrichtung (9) zum mechanischen oder thermischen Durchtrennen des Filaments (1) ausgeführt ist.Printhead (4) to Claim 6 wherein the severing device (9) is designed for mechanically or thermally severing the filament (1). Druckkopf (4) nach Anspruch 6 oder 7, mit einer Aufschmelzvorrichtung (7) zum Aufschmelzen des 3D-druckbaren Materials (3) des Filaments (1), wobei die Durchtrennvorrichtung (9) in Austrittsrichtung der Aufschmelzvorrichtung (7) für das aufgeschmolzene 3D-druckbare Material (3) liegt.Printhead (4) to Claim 6 or 7 , with a melting device (7) for melting the 3D printable material (3) of the filament (1), wherein the severing device (9) in the exit direction of the reflow device (7) for the melted 3D printable material (3). 3D-Druckverfahren zur Erzeugung einer dreidimensionalen Struktur (5) mit mehreren Druckköpfen, wobei ein erster der Druckköpfe, insbesondere ein Druckkopf (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einem Filament (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschickt wird, während zumindest ein zweiter der Druckköpfe mit einem anderen Filament beschickt wird, wobei der erste Druckkopf (4) eine elektrische Leiterbahn der Struktur (5) druckt und zumindest der zweite Druckkopf einen weiteren Teil der Struktur (5) druckt, insbesondere den verbleibenden Teil der Struktur (5).3D printing method for producing a three-dimensional structure (5) with a plurality of printheads, wherein a first of the printheads, in particular a printhead (4) according to one of the Claims 6 to 8th , with a filament (1) according to one of Claims 1 to 5 is charged while at least a second of the printheads is fed with another filament, wherein the first printhead (4) prints an electrical trace of the structure (5) and at least the second printhead prints another part of the structure (5), in particular the remaining one Part of the structure (5).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE202020101503U1 (en) 2020-01-21 2020-03-26 Christian Schmid Printhead with at least one feed for a meltable filament and a body produced with an additive manufacturing process
DE102021108049A1 (en) 2021-03-30 2022-10-06 Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Process for manufacturing a sensor or a component with an integrated sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140291886A1 (en) 2013-03-22 2014-10-02 Gregory Thomas Mark Three dimensional printing
WO2016149181A1 (en) 2015-03-19 2016-09-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Structurally integrating metal objects into additive manufactured structures

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140291886A1 (en) 2013-03-22 2014-10-02 Gregory Thomas Mark Three dimensional printing
WO2016149181A1 (en) 2015-03-19 2016-09-22 Board Of Regents, The University Of Texas System Structurally integrating metal objects into additive manufactured structures

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202020101503U1 (en) 2020-01-21 2020-03-26 Christian Schmid Printhead with at least one feed for a meltable filament and a body produced with an additive manufacturing process
DE102021108049A1 (en) 2021-03-30 2022-10-06 Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Process for manufacturing a sensor or a component with an integrated sensor

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