DE102017219090A1 - Plant for the continuous generative production of workpieces - Google Patents

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DE102017219090A1
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plant
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Sebastian Findeisen
Yasin-Safa Barut
Maik Kutzer
Michael Poller
Torsten Rose
Andreas Trittel
Torsten Schütze
Christian Eiben
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Volkswagen AG
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Abstract

Anlage zur kontinuierlichen generativen Fertigung von Werkstücken (200), die aus mehreren aufeinander aufbauenden Schichten (310) gebildet werden, umfassend:
- eine als geschlossener Linienzug ausgebildete Arbeitsplattform (110), auf der gleichzeitig mehrere Werkstücke (200) gefertigt werden können; und
- wenigstens eine Auftragsvorrichtung (120) und wenigstens eine Verfestigungsvorrichtung (125), zum schichtweisen Auftragen und Verfestigen eines formlosen Granulats (300); wobei zwischen der Arbeitsplattform (110) und der Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung (120, 125) eine Relativbewegung erfolgt.
Erfindungsgemäß sind für die Fertigung der Werkstücke (200) austauschbare Jobboxen (130) vorgesehen, die auf der Arbeitsplattform (110) angeordnet sind und in denen die zu fertigenden Werkstücke (200) schichtweise aufgebaut werden, wobei Jobboxen (130) mit fertiggestellten Werkstücken (200) gegen leere Jobboxen (130) zur Fertigung weiterer Werkstücke (200) ausgetauscht werden können.

Figure DE102017219090A1_0000
Plant for the continuous generative production of workpieces (200), which are formed from a plurality of successive layers (310), comprising:
a working platform (110) designed as a closed polyline on which several workpieces (200) can be produced simultaneously; and
- at least one application device (120) and at least one solidification device (125), for the layered application and solidification of a shapeless granules (300); wherein a relative movement takes place between the working platform (110) and the application and solidification device (120, 125).
According to the invention, replaceable job boxes (130) are provided for the production of the workpieces (200), which are arranged on the work platform (110) and in which the workpieces to be produced (200) are built up in layers, wherein job boxes (130) with finished workpieces (200 ) can be exchanged for empty job boxes (130) for the production of further workpieces (200).
Figure DE102017219090A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen generativen Fertigung von Werkstücken, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a system for the continuous generative production of workpieces, according to the preamble of patent claim 1.

Die Erfindung betrifft ferner eine bevorzugte Verwendung dieser Anlage für die Herstellung bzw. Fertigung von Gussformen und/oder Gusskernen zum Metallgießen.The invention further relates to a preferred use of this plant for the production or production of molds and / or casting cores for metal casting.

Im Sinne der Erfindung wird unter generativer Fertigung bzw. additiver Fertigung der computergesteuerte Aufbau von Werkstücken durch schicht- bzw. lagenweises Auftragen eines formlosen Granulats, z. B. Pulver oder Sand, und anschließendes zumindest bereichsweises Verfestigen des Granulats verstanden. Dieser Vorgang kann auch als 3D-Drucken bezeichnet werden.For the purposes of the invention is under generative production or additive manufacturing of the computer-controlled construction of workpieces by layer or layer-wise application of a formless granules, eg. As powder or sand, and then at least partially solidification of the granules understood. This process can also be referred to as 3D printing.

Um die Ausbringungsmenge zu erhöhen und/oder Rüstzeiten zu reduzieren sind aus dem Stand der Technik kontinuierlich arbeitende Anlagen bekannt. Die DE 10 2015 225 757 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen generativen Fertigung von Bauteilen. Zur kontinuierlichen generativen Fertigung von Bauteilen, die aus mehreren aufeinander aufbauenden Schichten gebildet werden, sind mehrere Verfestigungsvorrichtungen, einschließlich zugehöriger Auftragsvorrichtungen, zur Verfestigung eines aufgetragenen pulverförmigen Werkstoffes in einer Abfolge hintereinander gegenüber einer Arbeitsplattform angeordnet. Zwischen den Verfestigungsvorrichtungen und der Arbeitsplattform erfolgt eine Relativbewegung. Gleichzeitig wird mit jeder (auf eine erste Verfestigungsvorrichtung folgende) Verfestigungsvorrichtung eine Schicht auf der mittels der jeweils in der Abfolge vorangehenden Verfestigungsvorrichtung gebildeten Schicht gebildet. Die Verfestigungsvorrichtungen sind in einer ringförmigen Abfolge hintereinander angeordnet und die Arbeitsplattform hat einen sich geschlossenen Linienzug und ist bspw. kreisförmig. Dadurch kann eine große Anzahl von Verfestigungsvorrichtungen auf kleinem Raum vorgesehen werden. Durch einen stufenweisen Auftrag und die Verfestigung des pulverförmigen Werkstoffs mittels einer solchen, kontinuierlich wirkenden Vorrichtung mit ringförmiger Anordnung der Verfestigungsvorrichtungen sind hohe Bauraten wirtschaftlich erreichbar. Fertiggestellte Bauteile werden bevorzugt seitlich von der Arbeitsplattform entnommen.In order to increase the output quantity and / or to reduce set-up times, continuously operating systems are known from the prior art. The DE 10 2015 225 757 A1 describes an apparatus and a method for the continuous generative production of components. For the continuous generative production of components which are formed from a plurality of successive layers, several solidification devices, including associated application devices, for solidifying a powdered material applied in a sequence behind one another from a working platform. There is a relative movement between the solidification devices and the work platform. At the same time, a layer is formed on each of the solidification apparatus (following a first solidification apparatus) on the layer formed by means of the respective preceding solidification apparatus. The solidification devices are arranged in an annular sequence one behind the other and the working platform has a closed polyline and is, for example, circular. Thereby, a large number of solidification devices can be provided in a small space. By a stepwise order and the solidification of the powdery material by means of such a continuous-action device with an annular arrangement of the solidification devices high building rates are economically feasible. Completed components are preferably removed laterally from the work platform.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.Based on this prior art, the invention has the object to improve the economy.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Anlage (Vorrichtung) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Anlage zum Fertigen bzw. Herstellen von Gussformen und/oder Gusskernen, insbesondere aus Formsand, für das Gießen von Metallen, wobei die erfindungsgemäße Anlage auch zur Herstellung von anderen Werkstücken und/oder zur Verarbeitung anderer Werkstoffe, z. B. Kunststoffe oder Metalle, verwendbar ist. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.The object is achieved by a system (device) according to the invention with the features of claim 1. With a sibling claim, the invention also extends to a preferred use of the plant according to the invention for manufacturing or manufacturing of casting molds and / or casting cores, in particular of molding sand, for the casting of metals, wherein the plant according to the invention also for the production of other workpieces and / or for the processing of other materials, eg. As plastics or metals, is usable. Further developments and embodiments of the invention will become apparent for both subject invention from the dependent claims, the following description of the invention and the drawings.

Die erfindungsgemäße Anlage bzw. das erfindungsgemäße System zur kontinuierlichen bzw. quasi-kontinuierlichen generativen Fertigung von Werkstücken, die aus mehreren aufeinander aufbauenden Schichten bzw. Lagen gebildet werden, umfasst:

  • - eine als geschlossene Linienzug ausgebildete Arbeitsplattform, auf der gleichzeitig mehrere (gleiche oder auch unterschiedliche) Werkstücke gefertigt werden können, und
  • - wenigstens eine Auftragsvorrichtung, bevorzugt mehrere Auftragsvorrichtungen, und wenigstens eine Verfestigungsvorrichtung, bevorzugt mehrere Verfestigungsvorrichtungen, zum schicht- bzw. lagenweisen Auftragen und Verfestigen eines formlosen Granulats,
wobei zwischen der Arbeitsplattform und der Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung eine Relativbewegung erfolgt bzw. vorgesehen ist, d. h., die Anlage ist so ausgebildet, dass zwischen der Arbeitsplattform und der Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung eine Relativbewegung möglich bzw. ermöglicht ist.The system according to the invention or the system according to the invention for the continuous or quasi-continuous generative production of workpieces which are formed from a plurality of successive layers or layers comprises:
  • - Designed as a closed polyline working platform on which several (same or different) workpieces can be made simultaneously, and
  • at least one application device, preferably a plurality of application devices, and at least one solidification device, preferably a plurality of solidification devices, for the layered application and solidification of an informal granulate,
wherein between the working platform and the application and solidification device, a relative movement takes place or is provided, ie, the system is designed so that between the working platform and the application and solidification relative movement is possible or possible.

Bei einer Relativbewegung zwischen der Arbeitsplattform und der wenigstens einen Auftragsvorrichtung und Verfestigungsvorrichtung kann mehr oder weniger gleichzeitig an jedem zu fertigenden Werkstück eine weitere Schicht auf der mittels der vorhergehenden Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung gebildeten Schicht gebildet bzw. erzeugt werden. Die Fertigung erfolgt in einem Kreislauf. In diesem Kreislauf werden die Werkstücke schichtweise gefertigt bzw. hergestellt.In a relative movement between the working platform and the at least one application device and solidification device, more or less simultaneously on each workpiece to be produced, a further layer can be formed or produced on the layer formed by means of the preceding application and solidification device. The production takes place in a cycle. In this cycle, the workpieces are manufactured or produced in layers.

Die erfindungsgemäße Anlage umfasst ferner austauschbare Jobboxen für die Fertigung der Werkstücke, die auf der Arbeitsplattform angeordnet bzw. anordenbar sind und in denen die zu fertigenden Werkstücke schichtweise aufgebaut werden, wobei Jobboxen mit fertigen bzw. fertiggestellten Werkstücken gegen leere Jobboxen zur Fertigung weiterer Werkstücke ausgetauscht werden können bzw. austauschbar sind.The system according to the invention further comprises exchangeable job boxes for the production of the workpieces which are arranged or can be arranged on the work platform and in which the workpieces to be produced are built up in layers, whereby job boxes with finished or finished workpieces are exchanged for empty job boxes for the production of further workpieces can or are interchangeable.

Die Arbeitsplattform ist bzw. bildet für die (kontinuierliche) Fertigung eine Ablage oder Auflage für die Jobboxen mit den zu fertigenden Werkstücken. Die Arbeitsplattform weist zumindest gedacht bzw. in einer abstrahierten Betrachtung einen in sich geschlossenen Linienzug auf. Bevorzugt umschließt dieser (gedachte) geschlossene Linienzug einen freien und somit nutzbaren Innenbereich. Die Arbeitsplattform kann insbesondere ringartig bzw. ringförmig, z. B. kreisringförmig oder dergleichen, ausgebildet sein. Die Arbeitsplattform ist bspw. ein Tisch, ein tischartiges Gestell, ein Schienensystem, ein Förderband bzw. Gliederband, insbesondere mit einer im Wesentlich horizontalen, gegebenenfalls auch geneigten, Ebene, auf der die Jobboxen angeordnet werden können. The work platform is or forms for the (continuous) production a filing or support for the job boxes with the workpieces to be produced. The work platform has at least thought or in an abstracted view on a self-contained polyline. Preferably, this (imaginary) closed polyline encloses a free and therefore usable interior area. The work platform can in particular ring-like or annular, z. B. annular or the like may be formed. The work platform is, for example, a table, a table-like frame, a rail system, a conveyor belt or link belt, in particular with a substantially horizontal, possibly also inclined, plane on which the job boxes can be arranged.

Mit einer Auftragsvorrichtung (Beschichter) erfolgt das definierte schichtweise Auftragen eines rieselfähigen Granulats, wie z. B. Sand (Formsand). Mit der Verfestigungsvorrichtung (Drucker) erfolgt bspw. das definierte Auftragen eines Binders (z. B. Klebstoff) oder die Abgabe einer energiereichen Strahlung zum Verfestigen des Granulats. Im Weiteren wird auf entsprechende Fachliteratur verwiesen. Bevorzugt ist jeder Auftragsvorrichtung eine Verfestigungsvorrichtung zugeordnet. Eine Auftragsvorrichtung und eine zugeordnete Verfestigungsvorrichtung können ein Modul bilden.With a coating device (coater), the defined layer by layer applying a free-flowing granules such. Sand (foundry sand). For example, the defined application of a binder (for example adhesive) or the delivery of high-energy radiation to solidify the granulate takes place with the solidification device (printer). In the following reference is made to corresponding technical literature. Preferably, each application device is associated with a solidification device. An applicator and associated solidification device may form a module.

Eine sogenannte Jobbox ist eine kastenartige, nach oben offene Einhausung des Bauraums, in dem wenigstens ein Werkstück gefertigt werden kann. Eine Jobbox bildet eine verfahrbare bzw. transportierbare Einheit, die eingefahren, d. h. auf der Arbeitsplattform angeordnet, und nach Prozessabschluss ausgefahren, d. h. von der Arbeitsplattform entfernt bzw. abgenommen werden kann, wobei sofort, insbesondere ohne Anlagenstopp, wieder eine leere Jobbox eingefahren werden kann. Jobboxen mit fertiggestellten Werkstücken können jederzeit gegen leere Jobboxen zur Fertigung weiterer Werkstücke ausgetauscht werden. Mit „jederzeit“ ist insbesondere gemeint, dass das Austauschen bzw. Auswechseln von Jobboxen unabhängig vom (aktuellen) Fertigungsfortschritt in anderen Fertigungsboxen erfolgen kann und/oder das Austauschen bzw. Auswechseln ohne Anlagenstopp bzw. bei fortgesetzter kontinuierlicher generativer Fertigung erfolgen kann. Durch die Verwendung von Jobboxen können also Stillstandzeiten der Anlage minimiert werden. Somit werden die Auslastung bzw. der Nutzungsgrad erhöht und die Wirtschaftlichkeit verbessert. Bevorzugt sind alle zur erfindungsgemäßen Anlage gehörenden Jobboxen im Wesentlichen identisch ausgebildet.A so-called job box is a box-like, upwardly open enclosure of the installation space, in which at least one workpiece can be manufactured. A job box forms a movable or transportable unit that is retracted, d. H. placed on the work platform, and extended after completion of the process, d. H. can be removed or removed from the work platform, with an empty job box can be retracted immediately, in particular without plant stop. Job boxes with finished workpieces can be exchanged for empty job boxes for the production of further workpieces at any time. By "anytime" is meant, in particular, that the replacement or replacement of job boxes can take place independently of the (current) production progress in other production boxes and / or the replacement or replacement can be done without plant stop or continued continuous generative production. By using job boxes, downtimes of the plant can be minimized. Thus, the utilization and the degree of utilization are increased and the profitability improved. Preferably, all belonging to the system according to the invention job boxes are designed substantially identical.

Die Anlage umfasst bevorzugt auch eine Steuervorrichtung zur Anlagensteuerung. Die Steuervorrichtung kann auch die Verfestigungsvorrichtung bzw. Drucker steuern, insbesondere auch im Hinblick auf die gleichzeitige Fertigung verschiedener Werkstücke und/oder unterschiedliche Fertigungsstadien.The system preferably also includes a control device for system control. The control device can also control the solidification device or printer, in particular also with regard to the simultaneous production of different workpieces and / or different production stages.

Bevorzugt sind die Jobboxen mit vertikal verfahrbaren Hubtischen oder dergleichen ausgebildet. Die Werkstücke werden schichtweise auf den Hubtischen gefertigt, wobei die Hubtische nach jeder gebildeten Lage um eine Schichtdicke abgesenkt werden. Die vertikale Verstellung kann automatisch, d. h. durch die Steuervorrichtung gesteuert, mittels motorischem Antrieb oder dergleichen erfolgen. Die in den Jobboxen gefertigten Werkstücke können somit eine unterschiedliche Anzahl an bereits gebildeten Schichten aufweisen. Dies hat z. B. den Vorteil, dass nicht alle Werkstücke gleichzeitig fertiggestellt und entnommen werden müssen (d. h. verbesserte Bedingungen für eine just-in-time-Produktion). Außerdem können unterschiedliche Schichtdicken bzw. -höhen generiert werden. Zudem können die Auftragsvorrichtung(en) und die Verfestigungsvorrichtung(en), anders als bei der aus der DE 10 2015 225 757 A1 vorbekannten Vorrichtung, mit gleichem Abstand gegenüber der Arbeitsplattform angeordnet sein. Ferner sind die in der DE 10 2015 225 757 A1 beschriebenen veränderbaren Abstandsebenen nicht erforderlich.The job boxes are preferably designed with vertically movable lifting tables or the like. The workpieces are produced in layers on the lifting tables, the lifting tables being lowered by one layer thickness after each formed layer. The vertical adjustment can be done automatically, ie controlled by the control device, by means of motor drive or the like. The workpieces produced in the job boxes can thus have a different number of layers already formed. This has z. B. the advantage that not all workpieces must be completed and removed at the same time (ie improved conditions for a just-in-time production). In addition, different layer thicknesses or heights can be generated. In addition, the application device (s) and the solidification device (s), unlike that of the DE 10 2015 225 757 A1 previously known device to be arranged with the same distance from the work platform. Furthermore, those in the DE 10 2015 225 757 A1 described variable spacing levels not required.

Bevorzugt ist die Arbeitsplattform stationär, d. h. feststehend, angeordnet, wohingegen die Auftragsvorrichtung(en) und die Verfestigungsvorrichtung(en) verfahrbar, d. h. relativ zur stationären Arbeitsplattform bewegbar sind. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Auftragsvorrichtung(en) und die Verfestigungsvorrichtung(en) stationär anzuordnen und die Arbeitsplattform beweglich, z. B. rotierend, auszubilden. Die Bewegung der schweren Arbeitsplattform (zusammen mit den darauf befindlichen Jobboxen) erfordert allerdings hohe Lager- und Antriebskräfte und führt zudem zu starken Verwirbelungen, weswegen eine stationäre Arbeitsplattform vorteilig ist.Preferably, the work platform is stationary, d. H. fixed, whereas the application device (s) and the solidification device (s) movable, d. H. are movable relative to the stationary work platform. Alternatively, it is possible to arrange the application device (s) and the solidification device (s) stationary and the working platform movable, z. B. rotating, form. The movement of the heavy work platform (together with the job boxes thereon), however, requires high storage and drive forces and also leads to strong turbulence, which is why a stationary work platform is advantageous.

Die erfindungsgemäße Anlage kann eine Entnahme- bzw. Entformungsstation zur Entnahme bzw. zum Entformen der fertiggestellten Werkstücke aus den Jobboxen umfassen. Die Entnahmestation kann eine Kippvorrichtung zum kontrollierten Kippen der Jobboxen aufweisen, in welche die mittels Gitter, Rost oder dergleichen abgedeckten Jobboxen eingefahren werden (die Jobbox ist bspw. mit Rädern ausgebildet) und anschließend gekippt bzw. geschwenkt werden können, bevorzugt um 180° und insbesondere um 360°. Dabei kann das unverfestigte Granulat aus den Jobboxen herausfallen, während die Werkstücke vom Gitter festgehalten werden. Bevorzugt erfolgt dies teil- oder vollautomatisiert. Gegenüber dem bislang gebräuchlichen Absaugen ergeben sich Zeit-, Energie- und Kostenvorteile. Die Kippvorrichtung kann z. B. eine drehbar gelagerte Trommel aufweisen, in der wenigstens eine Jobbox aufgenommen und fixiert werden kann.The installation according to the invention can comprise a removal or demoulding station for removing or demoulding the finished workpieces from the job boxes. The removal station can have a tilting device for the controlled tilting of the job boxes into which the job boxes covered by grids, grates or the like are retracted (the job box is designed, for example, with wheels) and can then be tilted or swiveled, preferably by 180 ° and in particular around 360 °. In this case, the unconsolidated granules fall out of the job boxes while the workpieces are held by the grid. This is preferably done partially or fully automated. Compared to the previously used suction results in time, energy and cost advantages. The tilting device can, for. Example, have a rotatably mounted drum in which at least one Jobbox can be recorded and fixed.

Die erfindungsgemäße Anlage kann ferner umfassen:

  • - ein Transportband, eine Rollenbahn oder dergleichen, auf dem bzw. auf der die von der Arbeitsplattform entnommenen Jobboxen mit fertiggestellten Werkstücken abgelegt werden können;
  • - eine Aushärtungsstation, die z. B. eine Mikrowellenvorrichtung aufweist, zur Aushärtung der Werkstücke noch innerhalb der Jobboxen;
  • - eine Entnahme- bzw. Entformungsstation zur Entnahme bzw. zum Entformen der Werkstücke aus den Jobboxen (s. o.);
  • - eine Aufbereitungsstation zur Aufbereitung der leeren Jobboxen, bspw. durch Grob- und Feinreinigung, für die anschließende Fertigung weiterer Werkstücke.
Die Aushärtungsstation, die Entnahme- bzw. Entformungsstation und die Aufbereitungsstation sind bevorzugt in dieser Reihenfolge entlang des Transportbands bzw. der Rollenbahn angeordnet. Ferner kann eine Qualitätssicherungsstation umfasst sein, in der die Qualität der gefertigten Werkstücke geprüft wird. Ferner kann eine Weiche zur Trennung der leeren Jobboxen und der entformten Werkstücke vorgesehen sein. Durch das Transportband (oder die Rollenbahn) und jeder der Stationen kann die Effizienz gesteigert und die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. The system according to the invention may further comprise:
  • a conveyor belt, a roller conveyor or the like on which or on which the job boxes removed from the work platform can be stored with finished workpieces;
  • - A curing station, the z. B. has a microwave device for curing the workpieces still within the job boxes;
  • - A removal or demoulding station for removal or removal of the workpieces from the job boxes (see above);
  • - A treatment station for processing the empty job boxes, eg. By coarse and fine cleaning, for the subsequent production of other workpieces.
The curing station, the removal or demolding station and the treatment station are preferably arranged in this order along the conveyor belt or the roller conveyor. Furthermore, a quality assurance station can be included, in which the quality of the finished workpieces is checked. Furthermore, a switch for separating the empty job boxes and the demolded workpieces can be provided. The conveyor belt (or roller conveyor) and each of the stations can increase efficiency and improve efficiency.

Die Jobboxen sind bevorzugt aus einem festen Material, z. B. Stahl bzw. Stahlblech, gefertigt. Die Jobboxen können aber auch generativ gefertigt sein und sind bevorzugt aus dem selben Granulat gebildet, aus dem auch die Werkstücke gefertigt werden. Die Jobboxen können dann nach der Entnahme der darin gefertigten Werkstücke zerstört und recycelt werden, wobei das recycelte bzw. aufbereitete Granulat für die weitere Werkstückfertigung verwendbar ist und einem Granulatreservoir, aus dem die Auftragsvorrichtung gespeist wird, zugeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Anlage kann so ausgebildet sein, dass die Jobboxen zusammen mit den Werkstücken gefertigt, d. h. generativ in einzelnen Schichten aufgebaut werden.The job boxes are preferably made of a solid material, eg. As steel or steel sheet, made. The job boxes can also be produced generatively and are preferably formed from the same granules from which the workpieces are made. The job boxes can then be destroyed and recycled after the removal of the workpieces made therein, the recycled or prepared granules can be used for further workpiece production and a granule reservoir from which the applicator is fed, can be supplied. The system according to the invention can be designed so that the job boxes are manufactured together with the workpieces, d. H. generatively built up in individual layers.

Unterhalb der Arbeitsplattform bzw. unterhalb der Ebene, auf der die Jobboxen angeordnet sind, kann sich eine Auffangvorrichtung für überschüssiges Granulat befinden. Eine solche Auffangvorrichtung ist bspw. eine durch ein (Abdeck-) Gitter abgedeckte Rutsche. Das über die Rutsche aufgefangene Granulat kann mithilfe einer Fördervorrichtung zum Granulatreservoir zurückgeführt werden und gelangt von dort wieder zu der Auftragsvorrichtung bzw. den Auftragsvorrichtungen.Below the working platform or below the plane on which the job boxes are arranged, there may be a collecting device for excess granules. Such a collecting device is, for example, a by a (cover) grid covered slide. The granules collected via the chute can be returned to the granule reservoir by means of a conveying device and from there return to the application device or the application devices.

Die auf der Arbeitsplattform angeordneten Jobboxen sind bevorzugt von einem Leerraum umgeben, worunter insbesondere verstanden wird, dass sich seitlich der Jobboxen sowie zwischen benachbarten Jobboxen Spalte bzw. Zwischenräume befinden, durch die im kontinuierlichen Betrieb der Auftragsvorrichtung(en) Granulat hindurchfallen kann und dabei insbesondere in die Auffangvorrichtung fällt.The arranged on the work platform job boxes are preferably surrounded by a void, which is understood in particular that are laterally of the job boxes and between adjacent job boxes gaps or spaces through which in continuous operation of the application device (s) granules can fall through and in particular the collecting device falls.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in den schematischen Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden. Ferner können im Rahmen der Erfindung die Merkmale verschiedener Ausführungsmöglichkeiten zu weiteren Ausführungsmöglichkeiten kombiniert werden.

  • 1 zeigt in einer Draufsicht eine besonders bevorzugte erste Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage (best mode).
  • 2 zeigt in einer Draufsicht eine zweite Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage.
  • 3 zeigt in einer Schnittdarstellung gemäß dem in 2 angegebenen Schnittverlauf (A-A) einen Teilbereich der Anlage aus 2.
  • 4 zeigt eine andere Schnittdarstellung des selben Teilbereichs gemäß dem in 3 angegebenen Schnittverlauf (B-B).
  • 5 veranschaulicht in drei Einzeldarstellungen die Entnahme eines fertiggestellten Werkstücks in einer zur Anlage der 1 oder 2 gehörenden Entnahmestation.
The invention will now be described by way of example and not by way of limitation with reference to the drawings. The features shown in the schematic figures of the drawing and / or explained below may be, even independently of certain combinations of features, general features of the invention and further develop the invention accordingly. Furthermore, in the context of the invention, the features of various possible embodiments can be combined to form further embodiments.
  • 1 shows a plan view of a particularly preferred first embodiment of a system according to the invention (best mode).
  • 2 shows a plan view of a second embodiment of a system according to the invention.
  • 3 shows in a sectional view according to the in 2 specified section (AA) a portion of the plant off 2 ,
  • 4 shows a different sectional view of the same portion according to the in 3 specified cutting profile (BB).
  • 5 illustrates in three individual views the removal of a finished workpiece in a plant for the 1 or 2 belonging removal station.

Die in 1 gezeigte Anlage 100 weist eine in der Draufsicht kreisringförmige Arbeitsplattform 110 auf, auf der gleichzeitig mehrere unterschiedliche Werkstücke 200, insbesondere Gussformen und/oder Gusskerne, gefertigt werden. Die Anlage 100 weist ferner mehrere Auftragsvorrichtungen (Beschichter) 120 und Verfestigungsvorrichtungen (Drucker) 125 auf, die zentral befestigt sind und sich karussellartig über die stationäre Arbeitsplattform 110 hinwegbewegen (die Relativbewegung ist mit den Pfeilen R veranschaulicht) und dabei in einer kontinuierlichen Abfolge die zu fertigenden Werkstücke 200 schicht- bzw. lagenweise aus einem Granulat, insbesondere Formsand, aufbauen, wie obenstehend erläutert.In the 1 shown attachment 100 has an annular in plan view working platform 110 on, on the same time several different workpieces 200 , in particular molds and / or casting cores, are manufactured. The attachment 100 also has several application devices (coater) 120 and solidification devices (printers) 125 which are centrally mounted and carousel over the stationary work platform 110 Move away (the relative movement is with the arrows R illustrated) and thereby in a continuous sequence the workpieces to be produced 200 layer or layer of granules, in particular molding sand, build up, as explained above.

Erfindungsgemäß erfolgt die generative Fertigung der Werkstücke 200 in Jobboxen 130. Die Jobboxen 130 sind in der Draufsicht näherungsweise trapezförmig. Über einen die Arbeitsplattform 110 umgebenden Außenring 115 können Jobboxen 130 mit fertiggestellten Werkstücken 200 von der Arbeitsplattform 110 entfernt und sofort durch leere Jobboxen 130' zur Fertigung weiterer Werkstücke ersetzt werden, ohne dass hierzu die Anlage 100 gestoppt bzw. angehalten werden muss. Das Austauschen der Jobboxen 130 kann manuell oder automatisiert, z. B. mithilfe eines Roboters, erfolgen.According to the invention, the generative production of the workpieces takes place 200 in job boxes 130 , The job boxes 130 are approximately trapezoidal in plan view. About the work platform 110 surrounding outer ring 115 can job boxes 130 with finished workpieces 200 from the work platform 110 removed and immediately through empty job boxes 130 ' be replaced for the production of other workpieces, without the attachment 100 stopped or stopped. The exchange of job boxes 130 can be manual or automated, eg. B. using a robot.

Die Anlage 100 umfasst ferner ein Transportband 140 (oder eine Rollenbahn oder dergleichen), an dem eine Aushärtungsstation 150, in der die gefertigten Werkstücke 200 z. B. mittels Mikrowellen ausgehärtet werden, eine Entnahme- bzw. Entformungsstation 160, in der die ausgehärteten Werkstücke 200 aus den Jobboxen 130 entnommen bzw. entformt werden (gegebenenfalls einschließlich Grobentsandung), eine Aufbereitungsstation 170, in der die entleerten Jobboxen 130 z. B. gereinigt werden, und eine Qualitätssicherungsstation 180, in der die entnommenen Werkstücke 200 geprüft und gegebenenfalls auch gereinigt werden (Feinentsandung), angeordnet sind. Nach der Entnahme- bzw. Entformungsstation 160 ist eine Weiche W vorgesehen. Die Bearbeitungsschritte in den Stationen 150, 160, 170 und 180 können manuell, gegebenenfalls mit maschineller Unterstützung, teilautomatisiert oder vollautomatisiert ausgeführt werden.The attachment 100 further comprises a conveyor belt 140 (or a roller conveyor or the like) to which a curing station 150 in which the finished workpieces 200 z. B. cured by means of microwaves, a removal or demolding station 160 in which the cured workpieces 200 from the job boxes 130 removed or demolded (optionally including coarse sanding), a treatment station 170 in which the emptied job boxes 130 z. B. cleaned, and a quality control station 180 in which the removed workpieces 200 tested and optionally also cleaned (Feinendesandung) are arranged. After the removal or demoulding station 160 is a switch W intended. The processing steps in the stations 150 . 160 . 170 and 180 can be carried out manually, with or without automatic assistance, semi-automatically or fully automated.

Bei der in 2 gezeigten Anlage 100 ist die Arbeitsplattform 110 als rechteckiger Ring mit geraden Abschnitten ausgebildet. Die Auftragsvorrichtungen 120 und Verfestigungsvorrichtungen 125 sind schienengeführt (siehe Bezugszeichen 127 in 4) und können sich über die stationäre Arbeitsplattform 110 hinwegbewegen, wie mit den Eckpfeilen veranschaulicht. Die Jobboxen 130 sind in der Draufsicht näherungsweise rechteckig. Die Jobboxen 130 mit fertiggestellten Werkstücken 200 werden nach außen von der Arbeitsplattform 110 entfernt und auf dem Transportband 140 abgesetzt, z. B. manuell mithilfe eines Flurförderzeugs oder automatisiert mithilfe eines z. B. schienengebundenen Roboters. Die frei werdenden Plätze auf der Arbeitsplattform 110 werden sodann von innen (d. h. aus dem von der ringförmigen Arbeitsplattform 110 umschlossenen Innenbereich) mit leeren Jobboxen 130' nachbesetzt. Die entleerten und aufbereiteten Jobboxen 130' werden hierzu in den Innenbereich der Arbeitsplattform 110 rückgeführt, wozu das Transportband 140 z. B. unter der stationären Arbeitsplattform 110 hindurchgeführt ist. Analog kann das Ausfahren von Jobboxen 130 mit fertiggestellten Werkstücken 200 nach innen bzw. in den Innenbereich hinein und das Einfahren leerer Jobboxen 130' von außen erfolgen (siehe 4).At the in 2 shown attachment 100 is the work platform 110 designed as a rectangular ring with straight sections. The applicators 120 and solidification devices 125 are rail-guided (see reference numeral 127 in 4 ) and can talk about the stationary work platform 110 Move away, as illustrated by the corner arrows. The job boxes 130 are approximately rectangular in plan view. The job boxes 130 with finished workpieces 200 be outward from the work platform 110 removed and on the conveyor belt 140 deposed, z. B. manually using a truck or automated using a z. B. rail-bound robot. The vacant places on the work platform 110 are then from the inside (ie from that of the annular work platform 110 enclosed interior area) with empty job boxes 130 ' filled. The emptied and prepared job boxes 130 ' be in the interior of the work platform 110 recycled, including the conveyor belt 140 z. B. under the stationary work platform 110 passed through. Similarly, the extension of job boxes 130 with finished workpieces 200 inside or inside and entering empty job boxes 130 ' be done from the outside (see 4 ).

3 zeigt drei Jobboxen 130(a), 130(b) und 130(c), die in der Anlage 100 gemäß 2 (in analoger Weise aber auch in der Anlage 100 gemäß 1) nebeneinander auf der Arbeitsplattform 110 angeordnet sind. Die Arbeitsplattform 110 ist durch ein Stützen 112 und Führungen 113 umfassendes Gestell gebildet. Die Jobboxen 130 sind mit Rädern bzw. Rollen 132 ausgebildet. Mit den Auftragsvorrichtungen 120 und den nachfolgenden Verfestigungsvorrichtungen 125 wird bei jeder Überfahrt (wie mit den Pfeilen veranschaulicht) eine Sandschicht 310 (oder dergleichen) aufgebracht und verfestigt, wodurch die Werkstücke 200 schichtweise aufgebaut werden. Die Jobboxen 130 weisen integrierte absenkbare Hubtische 131 auf, die entsprechend dem Fertigungsfortschritt der herzustellenden Werkstücke 200 sukzessive abgesenkt werden. Durch den unverfestigten Formsand 300 entstehen in den Jobboxen 130 sogenannte Sandbetten 320, in denen die zu fertigenden Werkstücke 200 eingebettet und abgestützt sind. Die nebeneinander angeordneten Jobboxen 130 sind durch Spalte 135 beabstandet. Der von den Auftragsvorrichtungen 120 kontinuierlich ausgebrachte Formsand 300, welcher nicht obenauf liegen bleibt, kann seitlich und durch die Spalte 135 an den Jobboxen 130 vorbeifallen (siehe auch 4) und wird in einer Auffangvorrichtung 190, die sich unterhalb der Arbeitsplattform 110 befindet, aufgefangen. Die Auffangvorrichtung 190 umfasst eine Rutsche 191, ein Abdeckgitter 192 und eine im Fundament 111 angeordnete Sammelrinne 193, wie auch aus der 4 ersichtlich. Der aufgefangene Formsand 300 kann mithilfe einer Fördervorrichtung, z. B. mechanischer Mitnehmer, ohne Aufbereitung zu einem Sandreservoir, welches die Auftragsvorrichtungen 120 speist, zurückgeführt werden. Die Anlage 100 verfügt also über Einrichtungen für einen wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Granulat- bzw. Sandhaushalt (siehe auch 5). 3 shows three job boxes 130 (a) . 130 (b) and 130 (c) in the plant 100 according to 2 (in an analogous way but also in the plant 100 according to 1 ) side by side on the work platform 110 are arranged. The work platform 110 is by a prop 112 and guides 113 comprehensive frame formed. The job boxes 130 are with wheels or rollers 132 educated. With the applicators 120 and the subsequent solidification devices 125 becomes a sand layer at each crossing (as illustrated by the arrows) 310 (or the like) applied and solidified, whereby the workpieces 200 be built up in layers. The job boxes 130 have integrated lowerable lifting tables 131 on, according to the manufacturing progress of the workpieces to be produced 200 be lowered gradually. Through the unconsolidated molding sand 300 arise in the job boxes 130 so-called sand beds 320 in which the workpieces to be produced 200 embedded and supported. The juxtaposed job boxes 130 are through column 135 spaced. The one of the applicators 120 continuously applied molding sand 300 which does not remain on top may laterally and through the column 135 at the job boxes 130 fall by (see also 4 ) and is in a catcher 190 located below the work platform 110 is caught. The collecting device 190 includes a slide 191 , a grille 192 and one in the foundation 111 arranged collecting trough 193 , as well as from the 4 seen. The collected molding sand 300 can with the help of a conveyor, for. B. mechanical driver, without treatment to a sand reservoir, which the application devices 120 feeds, be returned. The attachment 100 So has facilities for an economical and resource-saving granulate or sand household (see also 5 ).

4 zeigt eine praktische Möglichkeit zum Austausch der Jobboxen 130 auf der Arbeitsplattform 110. Über eine von außen nach innen geneigte schiefe Ebene E, die bspw. durch geneigte Führungsschienen 113 gebildet ist, kann eine Jobbox 130 mit fertiggestelltem Werkstück 200 nach innen ausgefahren werden und gelangt von dort z. B. über einen tieferliegenden oder höherliegenden Transferbereich nach außen, wo dann die Entnahme des Werkstücks 200 und Aufbereitung der Jobbox 130 stattfinden kann, wie oben beschrieben. Gleichzeitig mit dem Ausfahren oder unmittelbar danach kann auf der geneigten Ebene E von außen eine leere Jobbox 130' eingefahren werden. Die Neigung der Ebene E kann auch andersherum sein, d. h. von innen nach außen, sodass leere Jobboxen 130 von innen eingefahren werden (wie in 2 gezeigt). Die Zu- und Abführung der Jobboxen 130'/130 sowie das zugehörige Handling kann mittels Transfervorrichtung, bspw. mithilfe eines insbesondere schienengebundenen Roboters, erfolgen. 4 shows a convenient way to exchange the job boxes 130 on the work platform 110 , About an inclined from outside to inside inclined plane e , for example, by inclined guide rails 113 is formed, can a jobbox 130 with finished workpiece 200 be extended inwards and get from there z. B. over a deeper or higher transfer area to the outside, where then the removal of the workpiece 200 and preparation of the job box 130 can take place as described above. At the same time as the extension or immediately afterwards may be on the inclined plane e from the outside an empty job box 130 ' be retracted. The inclination of the plane e can also be the other way around, ie from the inside out, so that empty job boxes 130 be retracted from the inside (as in 2 shown). The supply and discharge of the job boxes 130 ' / 130 as well as the associated handling can take place by means of a transfer device, for example by means of a particular rail-bound robot.

5 zeigt eine Entnahme- bzw. Entformungsstation 160, die eine Kippvorrichtung mit einer drehbaren Trommel 161 aufweist. Das Bezugszeichen 162 bezieht sich auf Stütz- und/oder Antriebsrollen für die Trommel 161. In der Trommel 161 kann eine mit Gitter 163 oder dergleichen abgedeckte Jobbox 130 angeordnet und dann kontrolliert gekippt bzw. verschwenkt werden, wie mit dem Bogenpfeil K veranschaulicht, sodass das Sandbett 320 abrieseln kann. Das Werkstück 200 wird dabei durch das Gitter 163 zurückgehalten. Durch mehrfache Richtungsänderung beim Kippen kann ein Rütteleffekt erzeugt werden. Danach wird die Jobbox 130 in ihre Ausgangsposition durchgeschwenkt oder wieder zurückgeschwenkt. Nachdem die Jobbox 130 die Trommel 161 verlassen hat und das Gitter 163 entfernt ist, kann das fertiggestellte Werkstück 200 entnommen werden. Unterhalb der Trommel 161 befindet sich eine weitere Auffangeinrichtung 165 für den Sand 300. Der Sand 300 kann analog zur Auffangvorrichtung 190, gegebenenfalls auch erst nach einer Aufbereitung, wieder dem Sandreservoir zugeführt und dann zur Herstellung weiterer Werkstücke 200 verwendet werden. 5 shows a removal or demoulding station 160 using a tilting device a rotatable drum 161 having. The reference number 162 refers to support and / or drive rollers for the drum 161 , In the drum 161 can one with grid 163 or the like covered job box 130 arranged and then controlled tilted or pivoted, as with the bow arrow K illustrates the sandbed 320 can trickle off. The workpiece 200 is doing through the grid 163 retained. By repeatedly changing the direction of tilting, a jarring effect can be generated. After that, the jobbox becomes 130 swung to its original position or swung back again. After the jobbox 130 the drum 161 left and the grid 163 is removed, the finished workpiece 200 be removed. Below the drum 161 there is another catcher 165 for the sand 300 , The sand 300 can be analogous to the collecting device 190 , optionally also after a treatment, fed back to the sand reservoir and then for the production of other workpieces 200 be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Anlageinvestment
110110
Arbeitsplattformworking platform
111111
Fundamentfoundation
112112
Stützesupport
113113
Führungguide
115115
Außenringouter ring
120120
Auftragsvorrichtungapplicator
125125
Verfestigungsvorrichtungsolidifying means
127127
Schienenführungrail guide
130130
JobboxJobBox
130'130 '
leere Jobboxempty jobbox
131131
HubtischLift table
132132
Radwheel
135135
Spaltgap
140140
Transportband, RollenbahnConveyor belt, roller conveyor
150150
Aushärtungsstationcuring station
160160
Entnahmestationremoval station
161161
Trommeldrum
162162
Rollerole
163163
Gittergrid
165165
Auffangeinrichtungcatcher
170170
Aufbereitungsstationtreatment plant
180180
QualitätssicherungsstationQuality control station
190190
Auffangvorrichtungcatcher
191191
Rutscheslide
192192
Abdeckgittergrille
193193
Rinnegutter
200200
Werkstückworkpiece
300300
Granulat (Formsand)Granules (foundry sand)
310310
Schichtlayer
320320
Sandbettsand bed
Ee
Ebenelevel
KK
Kippbewegungtilt
RR
Relativbewegungrelative movement
WW
Weicheswitch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015225757 A1 [0004, 0014]DE 102015225757 A1 [0004, 0014]

Claims (10)

Anlage (100) zur kontinuierlichen generativen Fertigung von Werkstücken (200), die aus mehreren aufeinander aufbauenden Schichten (310) gebildet werden, umfassend: - eine als geschlossener Linienzug ausgebildete Arbeitsplattform (110), auf der gleichzeitig mehrere Werkstücke (200) gefertigt werden können; und - wenigstens eine Auftragsvorrichtung (120) und wenigstens eine Verfestigungsvorrichtung (125), zum schichtweisen Auftragen und Verfestigen eines formlosen Granulats (300); wobei zwischen der Arbeitsplattform (110) und der Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung (120, 125) eine Relativbewegung (R) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fertigung der Werkstücke (200) austauschbare Jobboxen (130) vorgesehen sind, die auf der Arbeitsplattform (110) angeordnet sind und in denen die zu fertigenden Werkstücke (200) schichtweise aufgebaut werden, wobei Jobboxen (130) mit fertiggestellten Werkstücken (200) gegen leere Jobboxen (130') zur Fertigung weiterer Werkstücke (200) ausgetauscht werden können.Plant (100) for the continuous generative production of workpieces (200), which are formed from a plurality of successive layers (310), comprising: - a working platform (110) designed as a closed line on which a plurality of workpieces (200) can be produced simultaneously ; and - at least one application device (120) and at least one solidification device (125) for coating and solidifying a shapeless granulate (300) in layers; wherein a relative movement (R) takes place between the work platform (110) and the application and solidification device (120, 125), characterized in that replaceable job boxes (130) are provided for the production of the workpieces (200). 110) are arranged and in which the workpieces to be manufactured (200) are constructed in layers, wherein job boxes (130) with finished workpieces (200) against empty job boxes (130 ') for the production of other workpieces (200) can be replaced. Anlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Jobboxen (130) mit vertikal verfahrbaren Hubtischen (131) ausgebildet sind.Annex (100) to Claim 1 , characterized in that the job boxes (130) are formed with vertically movable lifting tables (131). Anlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplattform (110) stationär ist und die Auftrags- und Verfestigungsvorrichtung (120, 125) verfahrbar sind.Annex (100) to Claim 1 or 2 , characterized in that the working platform (110) is stationary and the application and solidification device (120, 125) are movable. Anlage (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Entnahmestation (160) zur Entnahme fertiggestellter Werkstücke (200) aus den Jobboxen (130), wobei die Entnahmestation (160) eine Kippvorrichtung zum Kippen der Jobboxen (130) aufweist.Plant (100) according to one of the preceding claims, further comprising a removal station (160) for removing finished workpieces (200) from the job boxes (130), the removal station (160) having a tilting device for tilting the job boxes (130). Anlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippvorrichtung eine drehbar gelagerte Trommel (161) aufweist.Annex (100) to Claim 4 , characterized in that the tilting device comprises a rotatably mounted drum (161). Anlage (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, ferner umfassend - ein Transportband (140) oder eine Rollenbahn; und - eine Aushärtungsstation (150), eine Entnahmestation (160) und eine Aufbereitungsstation (170), die entlang des Transportbands (140) bzw. der Rollenbahn angeordnet sind.An installation (100) according to any one of the preceding claims, further comprising - A conveyor belt (140) or a roller conveyor; and - A curing station (150), a removal station (160) and a treatment station (170), which are arranged along the conveyor belt (140) or the roller conveyor. Anlage (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jobboxen (130) generativ hergestellt sind und nach der Werkstückentnahme recycelt werden.Plant (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the job boxes (130) are produced generatively and are recycled after the workpiece removal. Anlage (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich unterhalb der Arbeitsplattform (110) eine Auffangvorrichtung (190) für überschüssiges Granulat (300) befindet.Plant (100) according to one of the preceding claims, characterized in that below the working platform (110) there is a collecting device (190) for excess granules (300). Anlage (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Arbeitsplattform (110) angeordneten Jobboxen (130) von einem Leerraum (135) umgeben sind, durch den Granulat (300) hindurchfallen kann.Plant (100) according to one of the preceding claims, in particular according to Claim 8 , characterized in that on the work platform (110) arranged job boxes (130) by a void (135) are surrounded by the granules (300) can fall through. Verwendung einer Anlage (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche zum Fertigen von Gussformen und/oder Gusskernen für das Gießen von Metallen.Use of a plant (100) according to any one of the preceding claims for manufacturing molds and / or casting cores for the casting of metals.
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