DE102018127950A1 - Process for optimizing an object manufactured by means of a 3D printing process, process for producing a tool device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes (10) sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung (12) zur Verwendung in dem Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes (10).Es ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes (10) bereitgestellt wird. So ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen eines mittels 3D-Druckverfahren und basierend auf einem ersten Datensatz gefertigten Gegenstandes (10), Einspannen und Halten des Gegenstandes (10) mit einer Werkzeugvorrichtung (12), Durchführung mindestens eines Behandlungsschrittes an dem eingespannten Gegenstand (10), sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes (10) realisierbar ist, wobei die Werkzeugvorrichtung (12) mittels eines 3D-Druckverfahrens und mittels eines zweiten Datensatzes gefertigt ist, wobei der zweite Datensatz zumindest teilweise identisch mit dem ersten Datensatz ist, sodass ein Formschluss zumindest teilweise zwischen Werkzeugvorrichtung (12) und Gegenstand (10) während des Einspannens und Haltens realisierbar ist. Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung (12) zur Verwendung in dem Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes (10) bereitgestellt.The invention relates to a method for optimizing an object (10) made by means of a 3D printing process and a method for producing a tool device (12) for use in the method for optimizing an object (10) made by means of a 3D printing method a method for optimizing an object (10) produced by means of a 3D printing method is provided. Such a method comprises the following steps: providing an object (10) produced by means of a 3D printing method and based on a first data set, clamping and holding the object (10) with a tool device (12), carrying out at least one treatment step on the clamped object (10), so that a depulping process of the object (10) can be implemented, the tool device (12) being manufactured by means of a 3D printing method and by means of a second data set, the second data set being at least partially identical to the first data set, so that a positive fit at least partially between tool device (12) and object (10) during clamping and holding. A method for producing a tool device (12) for use in the method for optimizing an object (10) produced by means of a 3D printing method is also provided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung zur Verwendung in dem Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes.The invention relates to a method for optimizing an object produced by means of a 3D printing method and a method for producing a tool device for use in the method for optimizing an object manufactured by means of a 3D printing method.
Der Einsatz von 3D-Druck-Verfahren, auch bekannt als additive Fertigung oder generative Fertigung, wie zum Beispiel das Binderjetting ist in heutigen industriellen Fertigungsbetrieben zunehmend eine Alternative zu herkömmlichen Fertigungsprozessen. Im Fokus der Vorgehensweise beim 3D-Druck steht ein Aufbau aus einem Material oder mehreren Materialien, welche dann Schicht für Schicht aufgetragen werden, um letztendlich einen dreidimensionalen Gegenstand, beispielsweise ein Werkstück, zu erzeugen. Eine computergesteuerte Prozessführung basierend auf CAD-Daten, welche die Maße und Formen umfassen, ist dabei häufig anzutreffen. Als typische Materialien oder Werkstoffe für diese Fertigungsverfahren können verschiedene Metalle, Keramiken, Kunstharze und Kunststoffe eingesetzt werden. Die Werkstoffe werden in Pulverform bereitgestellt. In einer Variante des 3D-Drucks werden zunächst Gegenstände vorgefertigt, welche als Grünlinge oder Grünteile, bezeichnet werden. In einem anschließenden Prozessschritt, beispielsweise mittels eines Sintervorgangs, werden diese Grünlinge verfestigt. Vor der Verfestigung sind nicht mehr benötigte Pulvermengen von dem Gegenstand zu entfernen. In den bisherigen technischen Lösungen wird das vorkonfektionierte Grünteil, bei welchem das Bindemittel bereits getrocknet ist, mechanisch belastet, um überflüssige Pulvermengen aus dem zukünftigen finalen Gegenstand oder allgemein dem Bauteil zu entfernen. Häufig kommen dabei manuelle Techniken, wie zum Beispiel schütteln oder klopfen et cetera, zum Einsatz. Ein erklärtes Ziel ist es dabei, das Entfernen der nicht mehr benötigten Pulvermengen in oder an beispielsweise einem Hohlkörper ohne Beschädigung der vorgefestigten Pulversegmente und mit einer Absicherung der Innengeometrie zu gestalten. Auch soll dabei generell eine gute Qualität erhalten bleiben. Als nachteilig bei den manuellen Techniken kann angesehen werden, dass diese keine prozesssichere, wiederholbare und optimierungsfähige Bauteilqualität bereitstellen. Es können etwa Beschädigungen und Verformungen auftauchen. Die Qualität der Entsorgung der Pulverreste bestimmt unter anderem die Qualität der Bauteile, wie zum Beispiel die Qualität der Oberfläche et cetera. Aber auch die Dimensionierung, wie etwa im Kontext der Festigkeit und Funktionalität und die damit zusammenhängende Qualität der Bauteile wird durch die Entsorgung der Pulverreste bestimmt. In diesem Zusammenhang können auch andere Herstellungsverfahren oder allgemein Industrieprozesse entsprechend zu einem eigentlichen 3D-Druck-Verfahren kombiniert werden, wobei eine vorherige Entpulverung häufig als implizit vorausgesetzt wird.The use of 3D printing processes, also known as additive manufacturing or additive manufacturing, such as binder jetting, is increasingly an alternative to conventional manufacturing processes in today's industrial manufacturing plants. The focus of the procedure in 3D printing is a structure made of one or more materials, which are then applied layer by layer in order to ultimately produce a three-dimensional object, for example a workpiece. A computer-controlled process control based on CAD data, which include the dimensions and shapes, can often be found. Various metals, ceramics, synthetic resins and plastics can be used as typical materials for these manufacturing processes. The materials are provided in powder form. In a variant of 3D printing, objects are initially prefabricated, which are referred to as green compacts or green parts. In a subsequent process step, for example by means of a sintering process, these green compacts are solidified. Before solidification, powder quantities that are no longer required must be removed from the object. In the previous technical solutions, the prefabricated green part, in which the binder has already dried, is mechanically loaded in order to remove unnecessary amounts of powder from the future final object or generally from the component. Manual techniques, such as shaking or tapping et cetera, are often used. One of the stated goals is to remove the powder quantities that are no longer required in or on a hollow body, for example, without damaging the prefabricated powder segments and with securing the internal geometry. Good quality should also generally be maintained. A disadvantage of manual techniques can be seen in the fact that they do not provide reliable, repeatable and optimizable component quality. Damage and deformation can occur. The quality of the disposal of the powder residue determines, among other things, the quality of the components, such as the quality of the surface et cetera. But also the dimensioning, such as in the context of strength and functionality and the related quality of the components, is determined by the disposal of the powder residues. In this context, other manufacturing processes or general industrial processes can also be combined to form an actual 3D printing process, with prior de-powdering often being assumed to be implicit.
So ist aus der
Eine vorherige Entpulverung wird, wie bereits gesagt, häufig für eine qualitativ hochwertige Weiterverarbeitung oder Kombination mit anderen Fertigungsverfahren oder -techniken implizit vorausgesetzt. Insofern ist ein Behandlungsschritt zur Entpulverung von mittels generativer Fertigungstechnik erstellten Werkstücken durchaus in verschiedenster Form gemäß Stand der Technik als bekannt anzunehmen. Eine Entpulverung wird dabei vor einem sich anschließenden Sintervorgang durchgeführt. Der zu erstellende Gegenstand wird, wie bereits erwähnt, in diesem Zustand beispielsweise als Grünteil bezeichnet. Dabei soll das Grünteilhandling stets weiter optimiert werden. So soll etwa nach dem Drucken überflüssiges Pulver (beispielsweise Metallpulver) prozesssicher entfernt werden. Ein zu erreichendes Ziel könnte dabei etwa eine 100%-ige Pulverentleerung von im Bauteil vorliegenden Hohlräumen sein, wobei gleichzeitig eine Stabilisierung der vorgefestigten Bauteilgeometrie gewährleistet werden soll.As already mentioned, prior de-powdering is often implicitly required for high-quality further processing or in combination with other manufacturing processes or techniques. In this respect, a treatment step for de-powdering workpieces created by means of additive manufacturing technology can be assumed to be known in a wide variety of forms in accordance with the prior art. In this case, powder removal is carried out before a subsequent sintering process. As already mentioned, the object to be created in this state is referred to as a green part, for example. The handling of green parts should always be further optimized. For example, excess powder (e.g. metal powder) should be removed reliably after printing. A goal to be achieved could be a 100% powder emptying of cavities present in the component, while at the same time a stabilization of the prefabricated component geometry should be ensured.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Optimierung eines im 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstands bereitzustellen, welches eine hohe Qualität des Gegenstands gewährleistet, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung zur Verwendung für das Verfahren zur Optimierung eines im 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstands bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a method for optimizing an object produced in the 3D printing process, which ensures a high quality of the object, and a method for producing a tool device for use in the method for optimizing an object manufactured in the 3D printing process to provide.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen eines mittels 3D-Druckverfahren und basierend auf einem ersten Datensatz gefertigten Gegenstandes, Einspannen und Halten des Gegenstandes mit einer Werkzeugvorrichtung, Durchführung mindestens eines Behandlungsschrittes an dem eingespannten Gegenstand, sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist, wobei die Werkzeugvorrichtung mittels eines 3D-Druckverfahrens und mittels eines zweiten Datensatzes gefertigt ist, wobei der zweite Datensatz zumindest teilweise identisch mit dem ersten Datensatz ist, sodass ein Formschluss zumindest teilweise zwischen Werkzeugvorrichtung und Gegenstand während des Einspannens und Haltens realisierbar ist. Auf diese Weise kann der zu fertigende Gegenstand, beispielsweise ein Werkstück oder allgemein ein Bauteil, optimiert werden, indem ein Behandlungsschritt in Form eines Entpulverungsvorganges realisiert wird. Gleichzeitig kann dabei eine hohe Qualität sichergestellt werden, da die Werkzeugvorrichtung, beispielsweise in Form eines Spannwerkzeugs, den Gegenstand während der Behandlung aufgrund seiner Beschaffenheit lediglich mit einer minimalen Klemmwirkung einspannt und hält beziehungsweise fixiert. Statt eines Kraftschlusses wird ein Formschluss ermöglicht, sodass keine ungewollten Verformungen oder Beschädigungen des Gegenstandes auftreten. Insofern kann eine Optimierung im Sinne der Entpulverung vorgenommen werden, ohne das dabei die Qualität des hergestellten Gegenstands darunter leidet. Die ersten und zweiten Datensätze können beispielsweise basierend auf und/oder direkt entsprechend verfügbarer CAD-Daten sein. Somit lassen sich etwa Bauteil- (Grünteil) und Werkzeug-Kontur aus den verfügbaren CAD-Daten abstimmen oder zumindest teilweise abstimmen. Mit anderen Worten kann die Werkzeugvorrichtung zumindest teilweise aus dem bereits vorliegenden CAD-Datensatz des zu fertigenden Gegenstands abgeleitet oder sogar übernommen werden, sodass sich eine Werkzeugvorrichtung schaffen lässt, welche einen Formschluss bei einem während des vorgestellten Verfahrens vorgesehenem Spann- und Haltevorgang erlaubt, sodass sich eine prozesssichere Entpulverung realisieren lässt. In a preferred embodiment of the invention it is provided that a method for optimizing an object produced by means of a 3D printing method is provided. Such a method comprises the following steps: providing an object produced by means of a 3D printing method and based on a first data set, clamping and holding the object with a tool device, carrying out at least one treatment step on the clamped object, so that a depulping process of the object can be implemented, wherein the tool device is manufactured by means of a 3D printing method and by means of a second data set, the second data set being at least partially identical to the first data set, so that a form fit can be achieved at least partially between the tool device and the object during clamping and holding. In this way, the object to be manufactured, for example a workpiece or a component in general, can be optimized by realizing a treatment step in the form of a de-powdering process. At the same time, high quality can be ensured since the tool device, for example in the form of a clamping tool, only clamps and holds or fixes the object during treatment due to its nature due to its nature. Instead of a frictional connection, a positive connection is made possible, so that no unwanted deformation or damage to the object occurs. In this respect, optimization can be carried out in the sense of de-powdering, without the quality of the object produced thereby suffering. The first and second data records can, for example, be based on and / or directly corresponding to available CAD data. This means that the component (green part) and tool contour can be coordinated or at least partially coordinated from the CAD data available. In other words, the tool device can at least partially be derived from the CAD data of the object to be manufactured, or can even be taken over, so that a tool device can be created which allows a form fit during a clamping and holding process provided during the presented method, so that process reliable powder removal can be implemented.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung zur Verwendung für das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei zumindest den folgenden Verfahrensschritt: Erzeugen einer Werkzeugvorrichtung mittels eines 3D-Druckverfahrens, wobei die Werkzeugvorrichtung mittels eines 3D-Druckverfahrens und mittels eines zweiten Datensatzes gefertigt ist, wobei der zweite Datensatz zumindest teilweise identisch mit einem ersten Datensatz von einem in der Werkzeugvorrichtung einzuspannenden Gegenstand ist, sodass ein Formschluss zumindest teilweise zwischen Werkzeugvorrichtung und Gegenstand während des Einspannens und Haltens realisierbar ist, sodass zumindest ein Behandlungsschritt an dem eingespannten Gegenstand realisierbar ist, insbesondere ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar in gleicher Weise für dieses vorgestellte Verfahren.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that a method for producing a tool device for use in the method according to claims 1 to 9 is provided. Such a method comprises at least the following method step: generating a tool device by means of a 3D printing method, the tool device being produced by means of a 3D printing method and by means of a second data set, the second data set being at least partially identical to a first data set from one in the The object to be clamped in the tool device is such that a form fit can be achieved at least partially between the tool device and the object during the clamping and holding, so that at least one treatment step can be implemented on the clamped object, in particular a depulping process of the object. The transferable advantages mentioned above apply in the same way to the method presented.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugvorrichtung ausgelegt ist, den eingespannten und gehaltenen Gegenstand zu drehen und/oder zu schwenken, sodass mittels Schwerkrafteinwirkung ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Aufgrund des zuvor bereits erläuterten Formschlusses, welcher aufgrund der besonderen Gestaltung der Werkzeugvorrichtung ermöglicht wird, ist es möglich, den eingespannten und gehaltenen Gegenstand in vielfältiger Weise zu drehen und/oder zu schwenken, sodass eine Optimierung im Sinne der Entpulverung erreicht werden kann, ohne dabei die Herstellungsqualität des zu fertigenden Gegenstands zu vermindern. Das Grünteil wird dabei in einer Formbettung in der Werkzeugvorrichtung beziehungsweise Spannvorrichtung mit einem Formschluss, welcher auch als ein minimaler Kraftschluss bezeichnet werden könnte oder mit einer minimalen Klemmwirkung verglichen werden könnte, fixiert, sodass ein Behandlungsschritt durchgeführt werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the tool device is designed to rotate and / or pivot the clamped and held object, so that a de-powdering process of the object can be realized by the action of gravity. Due to the previously described positive locking, which is made possible due to the special design of the tool device, it is possible to rotate and / or pivot the clamped and held object in a variety of ways, so that optimization in terms of depulping can be achieved without doing so to reduce the manufacturing quality of the object to be manufactured. The green part is fixed in a mold bed in the tool device or clamping device with a positive connection, which could also be referred to as a minimal frictional connection or could be compared with a minimal clamping effect, so that a treatment step can be carried out.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugvorrichtung zumindest eine Resonatorvorrichtung umfasst, sodass mittels eines Einsatzes von einer ersten Energie von der zumindest einen Resonatorvorrichtung ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Diese erste Energie kann beispielsweise in Form von einem Vibrationseintrag in die Werkzeugvorrichtung vorgesehen werden, wobei aufgrund des Formschlusses letztendlich ein Übertrag der Vibrationsenergie auf den eingespannten Gegenstand beziehungsweise Werkstück erfolgt. Insofern wird die Werkzeugvorrichtung und das Grünteil mittels der ersten Energie in Vibrations-Schwingungen versetzt, sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Die Schwingungsbelastungen können beispielsweise eine Form des Ultraschalls sein. Während einer optimierten Rotation im Sinne der Dreh- und/oder Schwenkbewegung wird durch die Zuführung der ersten Energie also eine Optimierung des Grünteils im Sinne der Entpulverung realisiert, wobei eine hohe Qualitätsgüte des Gegenstandes beibehalten wird.It is also provided in a further embodiment of the invention that the tool device comprises at least one resonator device, so that by means of using a first energy from the at least one resonator device, a de-powdering process of the object can be implemented. This first energy can be provided, for example, in the form of a vibration input into the tool device, with the vibration energy ultimately being transmitted to the clamped object or workpiece due to the positive connection. In this respect, the tool device and the green part are set into vibrating vibrations by means of the first energy, so that a depulping process of the object can be implemented. The vibration loads can be a form of ultrasound, for example. During an optimized rotation in the sense of the rotating and / or swiveling movement, the supply of the first energy thus optimizes the green part in the sense of depulping realized, while maintaining a high quality of the object.
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugvorrichtung zumindest eine Medienführungsvorrichtung umfasst, sodass mittels eines Einsatzes einer von der Medienführungsvorrichtung bereitgestellten zweiten Energie ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Diese zweite Energie kann also in Form einer Bereitstellung zumindest eines Mediums via der Medienführungsvorrichtung bereitgestellt werden. Energie kann im Sinne der Fähigkeit eine Arbeit zu verrichten oder um etwa allgemein einen Körper zu beschleunigen oder ihn entgegen einer Kraft zu bewegen, verstanden werden. Mit anderen Worten kann mittels einer Beaufschlagung des Gegenstandes mittels zumindest eines Mediums via der Medienführungsvorrichtung überschüssiges Pulver bewegt werden, sodass eine Optimierung des Gegenstandes erreicht werden kann. Dabei können gleichzeitig aufgrund der besonderen Form der Werkzeugvorrichtung die Qualität mindernde Effekte vermieden werden. Der Gegenstand wird aufgrund der Formpassung derart gestützt, sodass die Beaufschlagung mittels der zweiten Energie eine 100%-ige Entpulverung befördert ohne den Gegenstand dabei in Mitleidenschaft, beispielsweise durch eine ungewollte Verformung oder Beschädigung, zu ziehen.In addition, it is provided in a further embodiment of the invention that the tool device comprises at least one media guiding device, so that by using a second energy provided by the media guiding device, a depulping process of the object can be realized. This second energy can therefore be provided in the form of providing at least one medium via the media guiding device. Energy can be understood as the ability to do a job or to accelerate a body in general or to move it against a force. In other words, by applying the object to at least one medium, excess powder can be moved via the media guiding device, so that an optimization of the object can be achieved. At the same time, quality-reducing effects can be avoided due to the special shape of the tool device. The object is supported on the basis of the shape fit, so that the action by means of the second energy promotes 100% de-powdering without affecting the object, for example due to unwanted deformation or damage.
Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Medienführungsvorrichtung zumindest ein Zuführelement und zumindest ein Abführelement umfasst, wobei das zumindest eine Zuführelement und das zumindest eine Abführelement ausgelegt sind, die bereitgestellte zweite Energie in Form eines Mediums zumindest teilweise zu dem eingespannten und gehaltenen Gegenstand zu führen, sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu realisieren.Furthermore, it is provided in a further embodiment of the invention that the media guide device comprises at least one feed element and at least one discharge element, wherein the at least one feed element and the at least one discharge element are designed to at least partially provide the second energy in the form of a medium to the clamped and held To guide the object so that a depulping process of the object can be realized. The advantages mentioned above can thus be realized even better.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Einsatz von der ersten Energie und der zweiten Energie benutzerdefiniert aufeinander abgestimmt werden, sodass zumindest ein Synergieeffekt der beiden Energien erreicht wird, sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes realisierbar ist. Mit anderen Worten sichert die gezielte Steuerung beider Energieressourcen (erste und zweite Energie) eine optimale Pulver-Entsorgungsqualität. Eine optimale Pulver-Entsorgungsqualität kann beispielsweise gleichgesetzt werden mit einer 100%-igen Pulverbeseitigung oder Pulverentleerung im Sinne einer Entpulverung des Gegenstandes. Das zu beseitigende Pulver ist stets ein überschüssiges Pulver, welches für eine vollständige Erstellung des Gegenstandes nicht benötigt wird und aufgrund des Herstellungsverfahrens direkt nach der Fertigung noch an dem Gegenstand anhaftet.It is also provided in a further embodiment of the invention that the use of the first energy and the second energy are coordinated with one another in a user-defined manner, so that at least one synergy effect of the two energies is achieved, so that a depulping process of the object can be realized. In other words, the targeted control of both energy resources (first and second energy) ensures optimal powder disposal quality. An optimal powder disposal quality can, for example, be equated with 100% powder disposal or powder emptying in the sense of depulping the object. The powder to be removed is always an excess powder, which is not required for a complete creation of the article and, due to the production process, still adheres to the article directly after production.
Des Weiteren ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugvorrichtung zumindest ein Folienelement umfasst, wobei das zumindest eine Folienelement zumindest teilweise auf einer dem Gegenstand zugewandten Seite vorgesehen ist. So ein Folienelement kann einen Schutz beziehungsweise allgemein eine Pufferung zwischen Werkzeugvorrichtung und Gegenstand bewirken, sodass eine schonende Einspannung und Haltung des Gegenstandes erreicht werden kann. Somit kann nicht nur aufgrund der besonderen Form der Werkzeugvorrichtung sondern auch mittels des Folienelements der Optimierungsvorgang bei gleichzeitig hohem Qualitätsstandard des Gegenstands befördert werden.Furthermore, it is provided in another embodiment of the invention that the tool device comprises at least one film element, the at least one film element being at least partially provided on a side facing the object. Such a film element can provide protection or generally buffering between the tool device and the object, so that the object can be clamped and held gently. Thus, not only because of the special shape of the tool device, but also by means of the film element, the optimization process can be promoted with a high quality standard of the object.
Zudem ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass nach dem Entpulverungsvorgang des Gegenstandes optional zumindest ein Versiegelungsschritt vorgesehen wird, wobei der zumindest eine Versiegelungsschritt zumindest teilweise vor und/oder nach einem Sintervorgang vorgesehen wird. Ein nachgeschalteter, also nach der Entpulverung, Versiegelungsschritt beziehungsweise ein Versiegelungsprozess optimiert zusätzlich die Flächen des Gegenstandes. Beispielsweise können damit die Innenflächen von Hohlräumen optimiert werden. Die besondere Form der Werkzeugvorrichtung begünstigt dabei eine qualitativ besonders gute Versiegelung, da der Gegenstand präzise fixiert ist. Weder Beschädigungen aufgrund eines zu starken Kraftschlusses noch ein Verrutschen einer Position des Gegenstandes während des Versiegelungsprozesses sind möglich, sodass mittels des vorgestellten Verfahrens eine Optimierung des Gegenstandes bei gleichzeitig hoher Qualität erreicht werden kann. Beispielsweise kann der Gegenstand Hohlräume aufweisen, welche auf diese Weise mit dem nachgeschalteten Versiegelungsprozess optimiert werden können. Insbesondere können somit die Innenflächen solcher Hohlräume optimiert werden. Hierbei werden durch Einleitung von Medien in die Hohlräume diese gereinigt beziehungsweise vorbehandelt und anschließend beschichtet. Die eingeleiteten Medien versorgen die Innenoberflächen mit zusätzlichem Material. Dieses zusätzliche Material kann beispielsweise eine Metall-Pigmentierung sein. Auch können Funktionselemente auf Kunststoff-Basis eingesetzt werden, welche dann beispielsweise eine Leitfähigkeit bewirken. Dieses zusätzliche Material kann durch die Wirksamkeit physikalischer oder chemischer Prozesse auch gezielt angelagert werden. Es lässt sich zum einen eine Methode vorstellen, bei welcher dieser Versiegelungsprozess vor dem Sintern vollzogen wird, oder eine Methode vorstellen, bei welcher dieser Versiegelungsprozess nach dem Sintern vollzogen wird. Auch eine Mischform der beiden vorgestellten Methoden ist denkbar. Diese Versiegelungsoption nach der Pulverentleerung bezweckt eine Oberflächenoptimierung.In addition, in another embodiment of the invention, at least one sealing step is optionally provided after the depulping process of the article, the at least one sealing step being provided at least partially before and / or after a sintering process. A downstream, that is to say after the powder removal, sealing step or a sealing process additionally optimizes the surfaces of the object. For example, the inner surfaces of cavities can be optimized. The special shape of the tool device favors a particularly good quality seal, since the object is precisely fixed. Neither damage due to an excessive force fit nor a slipping of a position of the object during the sealing process are possible, so that an optimization of the object with high quality can be achieved by means of the method presented. For example, the object can have cavities which can be optimized in this way with the subsequent sealing process. In particular, the inner surfaces of such cavities can thus be optimized. By introducing media into the cavities, these are cleaned or pretreated and then coated. The introduced media supply the interior surfaces with additional material. This additional material can be metal pigmentation, for example. Functional elements based on plastic can also be used, which then cause conductivity, for example. This additional material can also be specifically accumulated due to the effectiveness of physical or chemical processes. On the one hand, a method can be presented in which this sealing process is carried out before sintering, or a method in which this sealing process is carried out after sintering. A mixed form of the two methods presented is also conceivable. This sealing option after powder emptying aims to optimize the surface.
Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass nach dem Entpulverungsvorgang des Gegenstandes eine Restpulverprüfung durchgeführt wird, wobei die Restpulverprüfung auf Grundlage des ersten Datensatzes und einer aufgrund des Entpulverungsvorganges des Gegenstandes erhaltenen Menge an Pulver vollzogen wird. Die besondere Form der Werkzeugvorrichtung begünstigt auch diesen Verfahrensschritt, da aufgrund der Formpassung eine akkurate Optimierung im Sinne der Entpulverung gewährleistet wird. Insbesondere da der Gegenstand mittels einer solch besonders geformten Werkzeugvorrichtung so positioniert und gehalten werden kann, dass nicht nur eine besonders gute Entpulverung stattfinden kann, sondern gleichzeitig das überschüssige Pulver besonders gut gesichert werden kann, sodass die zuvor erwähnte Restpulverprüfung überhaupt erst ermöglicht wird. Somit erlaubt letztendlich unter anderem auch die vorgesehene Restpulverprüfung, dass eine hohe Qualität des zu fertigenden und optimierten Gegenstandes gewährleistet wird. Finally, it is provided in a further embodiment of the invention that a residual powder test is carried out after the depulping process of the object, the residual powder test being carried out on the basis of the first data set and a quantity of powder obtained due to the depulping process of the object. The special shape of the tool device also favors this process step, since due to the shape fit, an accurate optimization in terms of de-powdering is guaranteed. Especially since the object can be positioned and held by means of such a specially shaped tool device so that not only can a particularly good de-powdering take place, but at the same time the excess powder can be particularly well secured, so that the above-mentioned residual powder test is made possible in the first place. Thus, among other things, the intended residual powder test also allows the high quality of the object to be manufactured and optimized to be guaranteed.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Unless otherwise stated in the individual case, the various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes mit einer Werkzeugvorrichtung im geöffneten Zustand; -
2 eine schematische Darstellung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes mit einer Werkzeugvorrichtung im geschlossenen Zustand; -
3 ein Prozessablaufdiagramm von einem Verfahren zur Optimierung eines mittels 3D-Druckverfahren gefertigten Gegenstandes; -
4 ein Prozessablaufdiagramm von einem Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugvorrichtung.
-
1 a schematic representation of an object manufactured by means of a 3D printing process with a tool device in the open state; -
2nd a schematic representation of an object manufactured by means of 3D printing processes with a tool device in the closed state; -
3rd a process flow diagram of a method for optimizing an object manufactured by means of a 3D printing method; -
4th a process flow diagram of a method for manufacturing a tool device.
Der Gegenstand
Die Werkzeugvorrichtung
Die zwei Spannbacken
Der Vertiefungsbereich
Dieses Folienelement
So können in einer Variante einer Spannbacke
An der vorderen Spannbacke
Diese Vibrationen beziehungsweise Vibrationsschwingungen können zumindest teilweise im Bereich des Ultraschalls liegen. Denkbar ist auch eine variierende Schwingungsbelastung mittels des Eintrags dieser Energie vorzusehen, sodass eine gestaffelte oder allgemein variierende Beaufschlagung dieser Energie auf den eingespannten Gegenstand
Bezüglich einer optimalen Bauteil-Position wird an dieser Stelle bereits auf die
Je nach vorgesehener Variante der Werkzeugvorrichtung
Auch könnte in diesem Zusammenhang oder allgemein eine Berücksichtigung von Pulverauswahl und/oder -korngröße nach Pulverentsorgungs- und Optimierungskriterien getroffen werden. Dies könnte etwa die Fließfähigkeit des Pulvers oder die Schüttdichte oder die Klopfdichte betreffen. Zudem ist schematisch und stark vereinfacht eine Medienführungsvorrichtung
Das Zuführelement
Das zu führende Medium in dem Zuführelement
Das Ziel des Entfernens der nicht mehr benötigten Pulvermengen in oder an dem Gegenstand
Da die Werkzeugvorrichtung
Mit anderen Worten können zur Lösung und zum Transport des überschüssigen Pulvers aus den Hohlräumen des Gegenstands
Die Wirkung kann auch durch speziell dafür konfektioniertes Pulver verstärkt werden. Zudem kann eine gewisse Innenraumkonditionierung durch die Zu- und Abführung erreicht werden. Es lässt sich also eine mediale Einwirkung auf die Hohlräume des Gegenstands mittels Medien erreichen. Die Energiezuführung beziehungsweise -abführung inklusive des Abtransports des überschüssigen Pulvers kann in diesem Sinne mittels der Medienführungsvorrichtung
Der Gegenstand
Die Werkzeugvorrichtung
In dieser
Die Resonatorvorrichtungen
Zudem ist schematisch und stark vereinfacht eine Medienführungsvorrichtung
Auch kann der Winkel des abgewinkelten Bereichs beliebig anders gewählt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist eine im Wesentlichen rechtwinklige Ausführung dargestellt, sodass weitere nicht näher dargestellte Komponenten der Medienführungsvorrichtung
Auch könnte ein Vakuum angelegt werden.A vacuum could also be created.
Diese Medienunterstützung stabilisiert das Grünteil und unterstützt die Pulverentsorgung. Eine erste ausschließlich zu Illustrationszwecken eingezeichnete erste Drehachse
Auch kann die Werkzeugvorrichtung
Mit anderen Worten ist dieses Spannwerkzeug mit den technischen Optionen selbst schwenk- und drehbar, sodass ein Entpulverungsvorgang des Gegenstandes
Auch ist eine benutzerdefinierte Kombination der Dreh -und Schwenkbewegung und der ersten und zweiten Energien vorstellbar, sodass eine besonders gründliche und schnelle Entpulverung des Gegenstands
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010th
- Gegenstandobject
- 1212
- WerkzeugvorrichtungTool device
- 1414
- SpannbackeJaw
- 1616
- VertiefungsbereichSpecialization
- 1818th
- Innenseiteinside
- 2020th
- Konturcontour
- 2222
- äußere Geometrieouter geometry
- 2424th
- FolienelementFoil element
- 2626
- ResonatorvorrichtungResonator device
- 2828
- MedienführungsvorrichtungMedia guiding device
- 3030th
- ZuführelementFeeding element
- 3232
- AbführelementLaxative
- 3434
- KopplungsbereichCoupling area
- 3636
- BlockpfeilBlock arrow
- 3838
- erste Drehachsefirst axis of rotation
- 4040
- BlockpfeilBlock arrow
- 4242
- weitere Drehachsefurther axis of rotation
- 4444
- BlockpfeilBlock arrow
- 100100
- ProzessablaufdiagrammProcess flow diagram
- 110110
- erster Schrittfirst step
- 120120
- zweiter Schrittsecond step
- 130130
- dritter SchrittThird step
- 200200
- ProzessablaufdiagrammProcess flow diagram
- 210210
- erster Schrittfirst step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1461198 B1 [0003]EP 1461198 B1 [0003]
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-
2018
- 2018-11-08 DE DE102018127950.7A patent/DE102018127950A1/en active Pending
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