DE102018221440A1 - Tool and process for additive manufacturing of components - Google Patents

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Manfred Ochsenkühn
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (10) zur additiven Fertigung von Bauteilen, mit einem Gehäuse (12), welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäuses (12) zumindest ein Werkstoff (24) einbringbar ist, mit einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) zum Fördern des Werkstoffes (24) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28), und mit einer in dem Aufnahmeraum (24) angeordneten und um eine zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Förderschnecke (34), mittels welcher der Werkstoff (24) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöffnung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch zu fördern ist, über welche zur additiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausbringbar und auf eine Plattform (38) aufbringbar ist.The invention relates to a tool (10) for additive manufacturing of components, comprising a housing (12) which has a receiving space (14) into which at least one material (24) can be introduced via at least one feed opening (22) of the housing (12) is arranged in the receiving space (14) and about a first axis of rotation (26) relative to the housing (12) rotatable first screw conveyor (28) for conveying the material (24) in the axial direction of the first screw conveyor (28), and with a second screw conveyor (34) arranged in the receiving space (24) and rotatable about a second axis of rotation (32) relative to the housing (12), by means of which the material (24) in the radial direction of the second screw conveyor (34) to at least one Outlet opening (36) of the housing (12) and through the outlet opening (36) is to be conveyed, via which the material (24) can be brought out of the tool (10) for additive manufacturing of the respective component and applied to a platform (38) is acceptable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen.The invention relates to a tool and a method for additive manufacturing of components.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind additive Fertigungsverfahren zur additiven Fertigung beziehungsweise zum additiven Herstellen von Bauteilen bereits hinlänglich bekannt. Das jeweilige additive Fertigungsverfahren ist beispielsweise ein sogenanntes Materialextrusionsverfahren, welches wenigstens oder genau ein sogenanntes Filament nutzt, um aus dem Filament ein Bauteil additiv herzustellen. Bei einem solchen Materialextrusionsverfahren handelt es sich beispielsweise um einen Filament-3D-Druck, welcher auch als FDM (Fused Deposition Modelling) oder FFF (Fused Filament Fabrication) bezeichnet wird. Das Filament ist ein Faser- oder Fadenelement, das heißt ein faser- oder fadenartiges Gebilde. Insbesondere kann das Filament ein Einzelfaden oder eine Einzelfaser sein. Üblicherweise wird das Filament in einem Herstellungsverfahren zunächst hergestellt und dann in, insbesondere vollständig, hergestelltem Zustand des Filaments einer insbesondere als Extruder ausgebildeten Vorrichtung zugeführt.Additive manufacturing methods for additive manufacturing or for the additive manufacturing of components are already well known from the general prior art. The respective additive manufacturing process is, for example, a so-called material extrusion process which uses at least or exactly one so-called filament to additively produce a component from the filament. Such a material extrusion process is, for example, a filament 3D printing, which is also referred to as FDM (Fused Deposition Modeling) or FFF (Fused Filament Fabrication). The filament is a fiber or thread element, that is, a fiber or thread-like structure. In particular, the filament can be a single thread or a single fiber. Typically, the filament is first produced in a manufacturing process and then fed to the device, in particular in the form of an extruder, when the filament is in the completely, in the completely manufactured state.

Mittels des Extruders wird das dem Extruder in vollständig hergestelltem Zustand des Filaments zugeführte Filament bearbeitet, insbesondere im Rahmen eines Extrusionsprozesses, welcher mittels des Extruders durchgeführt wird. Somit müssen herkömmlicherweise die Filamente vor ihrer Nutzung aus kommerziell erhältlichen oder speziell für den Extrusionsprozess entwickelten Kunststoffgranulaten hergestellt werden. Allein dies führt zu hohen Kosten des jeweiligen Filaments und zu einer Limitierung der Materialauswahl. Gerade dann, wenn besondere Eigenschaften gewünscht sind oder wenn zum Beispiel vorher konventionell gefertigte Bauteile beispielsweise durch Spritzguss hergestellte Bauteile nun additiv gefertigt und durch additiv gefertigte Bauteile ersetzt werden sollen, ist eine breite Materialauswahl, wie sie vom Spritzguss her bekannt ist, von großem Vorteil.The filament fed to the extruder in the completely produced state of the filament is processed by means of the extruder, in particular as part of an extrusion process which is carried out by means of the extruder. Thus, conventionally, the filaments have to be made from commercially available plastic granules or those specially developed for the extrusion process. This alone leads to high costs of the respective filament and to a limitation of the choice of material. A wide range of materials, as is known from injection molding, is of great advantage, especially when special properties are desired or when, for example, components that were previously conventionally manufactured, for example, components manufactured by injection molding, are now to be manufactured additively and replaced by components manufactured by additive manufacturing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug und ein Verfahren zu schaffen, sodass Bauteile auf besonders kostengünstige Weise additiv gefertigt werden können.The object of the present invention is therefore to create a tool and a method so that components can be manufactured additively in a particularly cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a tool with the features of patent claim 1 and by a method with the features of patent claim 13. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeug zur additiven Fertigung, das heißt zum additiven Herstellen von Bauteilen. Somit wird das erfindungsgemäße Werkzeug verwendet, um wenigstens ein Bauteil additiv herzustellen. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs wenigstens ein additives Fertigungsverfahren durchgeführt, um mittels des additiven Verfahrens und somit mithilfe des Werkzeugs wenigstens ein Bauteil additiv herzustellen.A first aspect of the invention relates to a tool for additive manufacturing, that is to say for the additive manufacturing of components. The tool according to the invention is thus used to additively produce at least one component. In other words, at least one additive manufacturing process is carried out by means of the tool according to the invention in order to additively manufacture at least one component by means of the additive process and thus with the aid of the tool.

Das Werkzeug weist ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. In den Aufnahmeraum ist über wenigstens eine Zuführöffnung des Gehäuses zumindest ein Werkstoff einbringbar. Dies bedeutet, dass das Gehäuse die wenigstens eine Zuführöffnung aufweist, durch welche der Werkstoff hindurch geführt und somit in den Aufnahmeraum eingebracht beziehungsweise eingeleitet werden kann. Das Werkzeug umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahmeraum angeordnete und um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbare erste Förderschnecke, mittels welcher der Werkstoff, insbesondere in granularem Zustand des Werkstoffs und somit als granulare Materie, in axialer Richtung der ersten Förderschnecke gefördert werden kann. Die erste Förderschnecke ist somit eine Axialförderschnecke, welche auch als axiale Förderschnecke bezeichnet wird. Durch Drehen der ersten Förderschnecke um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse kann der Werkstoff, insbesondere in granularem Zustand und somit als granulare Materie, in axialer Richtung der ersten Förderschnecke, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, gefördert und somit bewegt werden.The tool has a housing which has or delimits a receiving space. At least one material can be introduced into the receiving space via at least one feed opening of the housing. This means that the housing has at least one feed opening, through which the material can be guided and can thus be introduced or introduced into the receiving space. The tool also includes a first screw conveyor, which is arranged in the receiving space and can be rotated relative to the housing about a first axis of rotation, by means of which the material, in particular in the granular state of the material and thus as granular material, can be conveyed in the axial direction of the first screw conveyor. The first screw conveyor is therefore an axial screw conveyor, which is also referred to as an axial screw conveyor. By rotating the first screw conveyor about the first axis of rotation relative to the housing, the material, in particular in the granular state and thus as granular material, can be conveyed and thus moved in the axial direction of the first screw conveyor, in particular relative to the housing.

Das Werkzeug umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahmeraum und somit in dem Gehäuse angeordnete und um eine zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbare zweite Förderschnecke, mittels welcher der Werkstoff, insbesondere in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand des Werkstoffs, in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke zu wenigstens einer Austrittsöffnung des Gehäuses hin und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert werden kann. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Gehäuse die wenigstens eine Austrittsöffnung aufweist, wobei der Werkstoff mittels der zweiten Förderschnecke zu der Austrittsöffnung hin und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert werden kann. Die zweite Förderschnecke ist eine Radialschnecke, welche auch als radiale Schnecke oder radiale Förderschnecke oder Radialförderschnecke bezeichnet wird. Über die Austrittsöffnung ist zur additiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff, insbesondere in zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgeschmolzenem Zustand, aus dem Werkzeug ausbringbar und auf eine auch als Bauplattform bezeichnete Plattform aufbringbar. Das erfindungsgemäße Werkzeug ermöglicht die Durchführung eines Extrusionsprozesses, in dessen Rahmen das erfindungsgemäße Werkzeug als ein Extruder fungiert beziehungsweise fungieren kann. Mittels des Extruders kann der Werkstoff extrudiert und hierdurch, insbesondere über die Austrittsöffnung, auf die Plattform aufgebracht werden. Somit ist es möglich, mithilfe des erfindungsgemäßen Werkzeugs eine separate und dem Extrusionsprozess zeitlich vorweggehende Herstellung eines Filaments vermeiden zu können. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich und nicht vorgesehen, zunächst ein Filament herzustellen und anschließend das Filament in seinem vollständig hergestellten Zustand dem erfindungsgemäßen Werkzeug zuzuführen, sondern der beispielsweise aus wenigstens oder genau einem Kunststoff gebildete Werkstoff kann, insbesondere als granulare Materie, über die Zuführöffnung in das Gehäuse beziehungsweise in den Aufnahmeraum eingebracht und daran anschließend mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs verarbeitet und insbesondere extrudiert werden. Dadurch kann ein zeit- und kostenaufwendiger Herstellungsprozess zum Herstellen von Filamenten vermieden werden, sodass das jeweilige Bauteil mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs zeit- und kostengünstig, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt werden kann.The tool also includes a second screw conveyor, which is arranged in the receiving space and thus in the housing and can be rotated relative to the housing about a second axis of rotation, by means of which the material, in particular in the at least partially melted state of the material, at least in the radial direction of the second screw conveyor an outlet opening of the housing and can be conveyed through the outlet opening. This means, for example, that the housing has at least one outlet opening, the material being able to be conveyed towards the outlet opening and through the outlet opening by means of the second screw conveyor. The second screw conveyor is a radial screw, which is also referred to as a radial screw or radial screw conveyor or radial screw conveyor. For the additive manufacturing of the respective component, the material, in particular in at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the melted state, can be brought out of the tool and applied to a platform, also referred to as a construction platform, via the outlet opening. The The tool according to the invention enables an extrusion process to be carried out, within the scope of which the tool according to the invention functions or can function as an extruder. The material can be extruded by means of the extruder and thereby applied to the platform, in particular via the outlet opening. It is thus possible to use the tool according to the invention to avoid a separate production of a filament that precedes the extrusion process. In other words, it is not necessary and not intended to first produce a filament and then to feed the filament in its completely manufactured state to the tool according to the invention, but the material formed, for example, from at least or exactly one plastic can, in particular as granular material, via the feed opening introduced into the housing or into the receiving space and then processed and in particular extruded by means of the tool according to the invention. As a result, a time-consuming and costly manufacturing process for producing filaments can be avoided, so that the respective component can be produced in a time-saving and cost-effective manner, in particular by 3D printing, using the tool according to the invention.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist, dass Werkzeuge, die lediglich eine axiale Förderschnecke, jedoch keine radiale Förderschnecke, aufweisen, einen hohen Bauraumbedarf und ein hohes Gewicht aufweisen können. Dies kann zu Problemen in einer Gesamtanlage zur additiven Fertigung führen. Oftmals ist es platztechnisch weitaus sinnvoller, das Werkzeug beziehungsweise den Extruder relativ zu der Plattform zu bewegen, während die Plattform ortsfest verbleibt, um das Bauteil herzustellen. Wird jedoch demgegenüber beispielsweise die Plattform relativ zu dem Werkzeug bewegt, während das Werkzeug ortsfest verbleibt, um dadurch das jeweilige Bauteil herzustellen, so muss immer mindestens so viel Platz eingerechnet werden wie bei einem Verfahren, bei welchem das Werkzeug relativ zu der Plattform bewegt wird, während die Plattform ortsfest ist, um dadurch das Bauteil herzustellen. Das Bewegen von herkömmlichen Werkzeugen jedoch kann aufgrund des zuvor beschriebenen hohen Bauraumbedarfs und des hohen Gewichts nachteilhaft oder nicht möglich sein. Da das erfindungsgemäße Werkzeug eine Kombination aus der ersten Förderschnecke und somit aus der axialen Förderschnecke und der zweiten Förderschnecke und somit aus der radialen Förderschnecke aufweist, können der Bauraumbedarf und das Gewicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Hierdurch kann zum Herstellen des jeweiligen Bauteils das Werkzeug relativ zu der Plattform auf einfache Weise bewegt werden, während beispielsweise die Plattform ortsfest verbleibt beziehungsweise ist.A further finding on which the invention is based is that tools which have only an axial screw conveyor, but no radial screw conveyor, can have a high space requirement and a high weight. This can lead to problems in an overall system for additive manufacturing. In terms of space, it often makes more sense to move the tool or the extruder relative to the platform while the platform remains stationary in order to manufacture the component. However, if, on the other hand, the platform is moved relative to the tool, for example, while the tool remains stationary in order to manufacture the respective component, at least as much space must always be taken into account as with a method in which the tool is moved relative to the platform, while the platform is stationary, thereby producing the component. Moving conventional tools, however, may be disadvantageous or not possible due to the high installation space requirement and the high weight described above. Since the tool according to the invention has a combination of the first screw conveyor and thus of the axial screw conveyor and the second screw conveyor and thus of the radial screw conveyor, the space requirement and the weight of the tool according to the invention can be kept in a particularly small frame. As a result, the tool can be moved relative to the platform in a simple manner to produce the respective component, while, for example, the platform remains or is stationary.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung fallen die Drehachsen zusammen. Dadurch können der Bauraumbedarf und das Gewicht in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden, und das jeweilige Bauteil kann zeit- und kostengünstig mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs hergestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the axes of rotation coincide. As a result, the installation space requirement and the weight can be kept in a particularly small frame, and the respective component can be produced in a time and cost-effective manner using the tool according to the invention.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Förderschnecken drehfest miteinander verbunden sind. Hierdurch drehen sich die Förderschnecken beispielsweise bei einem Betrieb des Werkzeugs mit der gleichen Drehzahl relativ zu dem Gehäuse. Dadurch können beispielsweise die Förderschnecken mittels eines einzigen, den Förderschnecken gemeinsamen Antriebs angetrieben und dadurch relativ zu dem Gehäuse gedreht werden, sodass der Bauraumbedarf und das Gewicht des Werkzeugs in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.It has also proven to be particularly advantageous if the screw conveyors are connected to one another in a rotationally fixed manner. As a result, the screw conveyors rotate, for example when the tool is operated at the same speed, relative to the housing. As a result, for example, the screw conveyors can be driven by means of a single drive common to the screw conveyors and can thus be rotated relative to the housing, so that the space requirement and the weight of the tool can be kept in a particularly small frame.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Förderschnecken einstückig miteinander ausgebildet sind. Dadurch können die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten besonders gering gehalten werden.Another embodiment is characterized in that the screw conveyors are formed in one piece with one another. As a result, the number of parts and thus the weight and costs can be kept particularly low.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förderschnecke auf die erste Förderschnecke folgt. Dies bedeutet, dass die zweite Förderschnecke in Förder- oder Bewegungsrichtung des sich durch das Werkzeug bewegenden beziehungsweise durch das Werkzeug geförderten Werkstoffes nach beziehungsweise schon ab der ersten Förderschnecke angeordnet ist. Somit wird der Werkstoff, insbesondere im granularen Zustand und somit als granulare Materie, beispielsweise zunächst mittels der ersten Förderschnecke gefördert, woraufhin der Werkstoff, insbesondere in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand, mittels der zweiten Förderschnecke gefördert wird.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the second screw conveyor follows the first screw conveyor in the axial direction of the first screw conveyor. This means that the second screw conveyor is arranged after or already from the first screw conveyor in the conveying or moving direction of the material moving through the tool or conveyed through the tool. The material is thus conveyed, in particular in the granular state and thus as granular material, for example initially by means of the first screw conveyor, whereupon the material, in particular in the at least partially melted state, is conveyed by means of the second screw conveyor.

Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn die zweite Förderschnecke dazu ausgebildet ist, den Werkstoff in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke von außen nach innen zu fördern. Hierdurch kann der Werkstoff mittels der zweiten Förderschnecke besonders vorteilhaft komprimiert werden und/oder mittels der zweiten Förderschnecke kann auf besonders vorteilhafter Weise ein besonders vorteilhafter Druck des Werkstoffes bewirkt werden, wodurch beispielsweise der Werkstoff besonders präzise und gezielt aus dem Werkzeug ausgebracht beziehungsweise abgeführt und in der Folge auf die Plattform aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, werden kann.It has also proven to be particularly advantageous if the second screw conveyor is designed to convey the material from the outside inwards in the radial direction of the second screw conveyor. As a result, the material can be compressed particularly advantageously by means of the second screw conveyor and / or by means of the second screw conveyor a particularly advantageous pressure of the material can be brought about in a particularly advantageous manner, as a result of which, for example, the material is discharged or removed from the tool in a particularly precise and targeted manner and in the Sequence applied to the platform, in particular printed, can be.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Werkzeug eine Heizeinrichtung auf, mittels welcher zumindest ein Teilbereich des Aufnahmeraums erwärmbar ist, wodurch der Werkstoff in dem Teilbereich erwärmbar und dadurch zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, zu schmelzen beziehungsweise aufschmelzbar ist. Insbesondere ist die Heizeinrichtung dazu ausgebildet, den beispielsweise zunächst festen und somit zunächst in festem Aggregatszustand vorliegenden Werkstoff, welcher beispielsweise zunächst als granulare Materie ausgebildet ist, auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zumindest teilweise aufzuschmelzen. Hierdurch kann das jeweilige Bauteil besonders zeit- und kostengünstig durchgeführt werden.In a further embodiment of the invention, the tool has a heating device, by means of which at least a partial area of the receiving space can be heated, as a result of which the material can be heated in the partial area and thereby at least partially, in particular at least predominantly or completely, can be melted or melted. In particular, the heating device is designed to at least partially melt the material, for example initially solid and thus initially in a solid aggregate state, which, for example, is initially formed as granular material, on its way through the first screw conveyor. As a result, the respective component can be carried out particularly quickly and cost-effectively.

Beispielsweise wird der Werkstoff in festem Zustand, insbesondere als granulare Materie, der ersten Förderschnecke zugeführt und auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zumindest teilweise aufgeschmolzen, sodass der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand die erste Förderschnecke verlässt, das heißt aus der ersten Förderschnecke austritt, und in die zweite Förderschnecke eintritt. Mittels der zweiten Förderschnecke wird der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke, insbesondere von außen nach innen, gefördert und dadurch zu der Austrittsöffnung hin gefördert und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert. Somit wird beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand über die Austrittsöffnung aus dem Werkzeug ausgebracht und auf die Plattform aufgebracht, sodass beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand durch die Austrittsöffnung hindurchströmt beziehungsweise durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert wird.For example, the material in the solid state, in particular as granular material, is fed to the first screw conveyor and at least partially melted on its way through the first screw conveyor, so that the material leaves the first screw conveyor in the at least partially melted state, that is to say it emerges from the first screw conveyor. and enters the second screw conveyor. By means of the second screw conveyor, the material is conveyed in the at least partially melted state in the radial direction of the second screw conveyor, in particular from the outside inwards, and is thereby conveyed to the outlet opening and conveyed through the outlet opening. Thus, for example, the material is brought out of the tool in the at least partially molten state via the outlet opening and applied to the platform, so that, for example, the material flows through the outlet opening or is conveyed through the outlet opening in at least partially molten state.

Insbesondere ist es denkbar, dass das zumindest teilweise, insbesondere durch das zumindest überwiegende oder vollständige, Schmelzen des Werkstoffes aus dem Werkstoff eine Schmelze gebildet wird. Diese Schmelze tritt aus der ersten Förderschnecke aus und tritt in die zweite Förderschnecke ein und wird mittels der zweiten Förderschnecke zu der Austrittsöffnung hin und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert. Die Schmelze wird dann über die Austrittsöffnung auf die Plattform aufgebracht, um aus der Schmelze und somit aus dem Werkstoff das jeweilige Bauteil additiv zu fertigen. Nachdem die Schmelze auf die Plattform aufgebracht wurde, kann die Schmelze erstarren beziehungsweise aushärten, wodurch das Bauteil, insbesondere formstabil beziehungsweise eigensteif, hergestellt wird.In particular, it is conceivable that the at least partially, in particular through the at least predominant or complete, melting of the material from the material is formed as a melt. This melt emerges from the first screw conveyor and enters the second screw conveyor and is conveyed by means of the second screw conveyor to the outlet opening and through the outlet opening. The melt is then applied to the platform via the outlet opening in order to additively manufacture the respective component from the melt and thus from the material. After the melt has been applied to the platform, the melt can solidify or harden, as a result of which the component is produced, in particular dimensionally stable or inherently rigid.

Beispielsweise werden über die Austrittsöffnung mehrere Schichten aus der Schmelze übereinander beziehungsweise aufeinander angeordnet, sodass das Bauteil aus den Schichten aufgebaut beziehungsweise hergestellt wird. Somit wird das Bauteil beispielsweise Schicht für Schicht hergestellt.For example, several layers from the melt are arranged one above the other or one above the other via the outlet opening, so that the component is built up or produced from the layers. The component is thus manufactured, for example, layer by layer.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Förderschnecke wenigstens einen Schneckengang zum Fördern des Werkstoffes auf, wobei der Schneckengang der zweiten Förderschnecke in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke einem Wandungsbereich des Gehäuses zugewandt ist. Dabei weist die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizelement auf, welches auf einer dem Schneckengang der zweiten Förderschnecke in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke abgewandten Seite des Wandungsbereichs angeordnet ist, wobei mittels des Heizelements der Wandungsbereich und über den Wandungsbereich der Schneckengang der zweiten Förderschnecke erwärmbar sind. Hierdurch kann beispielsweise der zumindest teilweise aufgeschmolzene Werkstoff auf seinem Weg durch die zweite Förderschnecke erwärmt beziehungsweise warm gehalten und somit in teilweise aufgeschmolzenem Zustand gehalten werden, sodass ein übermäßiges und unerwünschtes Erstarren des Werkstoffes auf dessen Weg durch die zweite Förderschnecke vermieden werden kann. Dadurch kann das Bauteil besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden.In a further embodiment of the invention, the second screw conveyor has at least one screw flight for conveying the material, the screw flight of the second screw conveyor facing the wall area of the housing in the axial direction of the second screw conveyor. The heating device has at least one heating element, which is arranged on a side of the wall area facing away from the screw flight of the second screw conveyor in the axial direction of the second screw conveyor, the heating area being able to be used to heat the wall area and, via the wall area, the screw channel of the second screw conveyor. In this way, for example, the at least partially melted material can be warmed or kept warm on its way through the second screw conveyor and can thus be kept in a partially melted state, so that excessive and undesired solidification of the material on its way through the second screw conveyor can be avoided. As a result, the component can be manufactured particularly quickly and cost-effectively.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Förderschnecke wenigstens einen Schneckengang zum Fördern des Werkstoffes aufweist, wobei der Schneckengang der ersten Förderschnecke in radialer Richtung der ersten Förderschnecke einer Wandung des Gehäuses zugewandt ist. Dabei weist die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizungselement auf, welches auf einer dem Schneckengang der ersten Förderschnecke in radialer Richtung der ersten Förderschnecke abgewandten Seite der Wandung angeordnet ist. Mittels des Heizungselements sind die Wandung und über die Wandung der Schneckengang der ersten Förderschnecke erwärmbar. Hierdurch kann beispielsweise der Werkstoff auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke erwärmt und in der Folge zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen werden, sodass aus dem zunächst festen Werkstoff auf dessen Weg durch die erste Förderschnecke, insbesondere durch den Schneckengang der ersten Förderschnecke, die zuvor beschriebene Schmelze hergestellt werden kann. Hierdurch kann der Bauraumbedarf des Werkzeugs besonders gering gehalten werden, und das jeweilige Bauteil kann zeit- und kostengünstig hergestellt werden.A further embodiment is characterized in that the first screw conveyor has at least one screw flight for conveying the material, the screw flight of the first screw conveyor facing the wall of the housing in the radial direction of the first screw conveyor. The heating device has at least one heating element, which is arranged on a side of the wall facing away from the screw flight of the first screw conveyor in the radial direction of the first screw conveyor. The wall and, via the wall, the screw flight of the first screw conveyor can be heated by means of the heating element. In this way, for example, the material can be heated on its way through the first screw conveyor and subsequently melted or melted at least partially, in particular at least predominantly or completely, so that the initially solid material passes through the first screw conveyor, in particular through the screw flight, of the material first screw conveyor, the melt described above can be produced. As a result, the installation space requirement of the tool can be kept particularly low, and the respective component can be produced in a time-saving and cost-effective manner.

Um das jeweilige Bauteil besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Werkzeug eine Kühleinrichtung aufweist. Mittels der Kühleinrichtung kann ein in axialer Richtung der ersten Förderschnecke dem Teilbereich vorweggehender zweiter Teilbereich des Aufnahmeraums, insbesondere aktiv, gekühlt werden, wodurch der Werkstoff in dem zweiten Teilbereich gekühlt werden kann. Hierdurch kann beispielsweise ein unerwünschtes Verklumpen des Werkstoffes in dem zweiten Teilbereich vermieden werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Werkstoff als granulare Materie der ersten Förderschnecke zugeführt und mittels der ersten Förderschnecke gefördert wird, insbesondere bevor der Werkstoff geschmolzen wird. In order to be able to produce the respective component in a particularly simple and thus time-saving and cost-effective manner, it is provided in a further embodiment of the invention that the tool has a cooling device. The cooling device can be used to cool, in particular actively, a second partial region of the receiving space that precedes the partial region in the axial direction of the first screw conveyor, as a result of which the material can be cooled in the second partial region. In this way, for example, an undesired clumping of the material in the second partial area can be avoided. This is particularly advantageous if the material is fed as granular material to the first screw conveyor and is conveyed by means of the first screw conveyor, in particular before the material is melted.

Um den zweiten Teilbereich und somit den Werkstoff effektiv und effizient sowie auf kostengünstige Weise kühlen oder kühl halten zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Kühleinrichtung Kühlrippen aufweist. Die Kühlrippen sind auf einer dem Aufnahmeraum in radialer Richtung der ersten Förderschnecke abgewandten Außenseite des Gehäuses angeordnet.In order to be able to cool or keep the second partial area and thus the material effectively and efficiently and in a cost-effective manner, it is preferably provided that the cooling device has cooling fins. The cooling fins are arranged on an outside of the housing facing away from the receiving space in the radial direction of the first screw conveyor.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Schneckengang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förderschnecke einen variablen Querschnitt, insbesondere einen sich zumindest in einem Teilbereich verjüngenden Querschnitt, aufweist, wobei der Querschnitt von dem Werkstoff durchdringbar beziehungsweise durchströmbar ist.A further embodiment is characterized in that at least one screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor has a variable cross section, in particular a cross section tapering at least in a partial area, the cross section being penetrable or flowable through by the material.

Alternativ oder zusätzlich ist in wenigstens einem Schneckengang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förderschnecke wenigstens ein Mischelement zum Mischen des Werkstoffes angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich ist in wenigstens einem Schneckengang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förderschnecke wenigstens ein Homogenisierungselement zum Homogenisieren des Werkstoffes angeordnet. Der jeweilige Schneckengang der ersten Förderschnecke und/oder der zweiten Förderschnecke beziehungsweise die Schneckengänge der axialen und/oder der radialen Schnecke können somit verschiedenartig geformt werden.Alternatively or additionally, at least one mixing element for mixing the material is arranged in at least one screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor.
Alternatively or additionally, at least one homogenization element for homogenizing the material is arranged in at least one screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor. The respective screw flight of the first screw conveyor and / or the second screw conveyor or the screw flights of the axial and / or the radial screw can thus be shaped in different ways.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung, das heißt zum additiven Herstellen wenigstens eines Bauteils mittels eines Werkzeugs, insbesondere mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Dies bedeutet, dass vorzugsweise das erfindungsgemäße Werkzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei dem Verfahren verwendet wird, um mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs das jeweilige Bauteil additiv herzustellen.A second aspect of the invention relates to a method for additive manufacturing, that is to say for the additive manufacturing of at least one component using a tool, in particular using a tool according to the invention. This means that the tool according to the invention according to the first aspect of the invention is preferably used in the method in order to additively produce the respective component by means of the tool according to the invention.

Bei dem Verfahren weist das Werkzeug ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Dabei ist beziehungsweise wird über wenigstens eine Zuführöffnung des Gehäuses zumindest ein Werkstoff in den Aufnahmeraum einbringbar beziehungsweise eingebracht.In the method, the tool has a housing which has or delimits a receiving space. At least one material can be or is introduced into the receiving space via at least one feed opening of the housing.

Bei dem Verfahren wird der Werkstoff als granulare Materie und somit in festem Zustand, das heißt in festem Aggregatszustand, mittels einer in dem Aufnahmeraum angeordneten und um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbaren ersten Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förderschnecke gefördert, indem die erste Förderschnecke um die erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Des Weiteren wird bei dem Verfahren der Werkstoff mittels einer Heizeinrichtung des Werkzeugs in dem Aufnahmeraum erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen, wobei beispielsweise durch das Schmelzen des Werkstoffes eine Schmelze aus dem Werkstoff gebildet wird. Insbesondere wird mittels der Heizeinrichtung der Werkstoff auf seinem Weg durch die erste Förderschnecke zumindest teilweise geschmolzen. Somit befindet sich beispielsweise während des Verfahrens ein erster Teil des Werkstoffes als granulare Materie und somit in festem Aggregatszustand in einem ersten Teil der ersten Förderschnecke, und ein zweiter Teil des Werkstoffes befindet sich beispielsweise in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand und somit beispielsweise als Schmelze in einem zweiten Teil der ersten Förderschnecke, wobei sich beispielsweise der zweite Teil der ersten Förderschnecke in axialer Richtung der ersten Förderschnecke beziehungsweise in Förderrichtung des Werkstoffes an den ersten Teil der Förderschnecke anschließt. Somit wird beispielsweise der Werkstoff in festem Zustand und somit vorzugsweise als granulare Materie der ersten Förderschnecke, insbesondere dem ersten Teil der Förderschnecke, zugeführt. Außerdem wird daraufhin der Werkstoff in zumindest teilweise aufgeschmolzenem Zustand der ersten Förderschnecke, insbesondere dem zweiten Teil der ersten Förderschnecke, abgeführt, sodass beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzenem Zustand von oder aus der ersten Förderschnecke abgeführt wird.In the method, the material is conveyed as granular matter and thus in the solid state, that is to say in the solid aggregate state, by means of a first screw conveyor arranged in the receiving space and rotatable about a first axis of rotation relative to the housing in the axial direction of the first screw conveyor by the first Screw conveyor is rotated about the first axis of rotation relative to the housing. Furthermore, in the method, the material is heated in the receiving space by means of a heating device of the tool and thereby at least partially melted, a melt being formed from the material, for example, by melting the material. In particular, the material is at least partially melted on its way through the first screw conveyor by means of the heating device. Thus, for example, during the process, a first part of the material is in the form of granular matter and thus in a solid state in a first part of the first screw conveyor, and a second part of the material is in an at least partially molten state and thus, for example, as a melt in a second Part of the first screw conveyor, wherein, for example, the second part of the first screw conveyor adjoins the first part of the screw conveyor in the axial direction of the first screw conveyor or in the conveying direction of the material. Thus, for example, the material in the solid state and thus preferably as granular material is fed to the first screw conveyor, in particular to the first part of the screw conveyor. In addition, the material is then removed in the at least partially melted state of the first screw conveyor, in particular the second part of the first screw conveyor, so that, for example, the material is removed from or from the first screw conveyor in at least partially, in particular at least predominantly or completely, molten state.

Bei dem Verfahren wird der zumindest teilweise geschmolzene Werkstoff mittels einer in dem Aufnahmeraum angeordneten und um eine zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbaren zweiten Förderschnecke in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke zu wenigstens einer Austrittsöffnung des Gehäuses und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert, indem die zweite Förderschnecke um die zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Somit tritt beispielsweise der Werkstoff in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand in die zweite Förderschnecke ein, und der Werkstoff verlässt beispielsweise die zweite Förderschnecke in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzenem Zustand, sodass der Werkstoff beispielsweise in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzenem Zustand durch die Austrittsöffnung hindurchströmt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Werkstoff komplett aufgeschmolzen, das heißt in komplett aufgeschmolzenem und somit beispielsweise flüssigem beziehungsweise pastösem Zustand aus der zweiten Förderschnecke und/oder insbesondere aus der Austrittsöffnung austritt.In the method, the at least partially melted material is conveyed by means of a second screw conveyor arranged in the receiving space and rotatable about a second axis of rotation relative to the housing in the radial direction of the second screw conveyor to at least one outlet opening of the housing and through the outlet opening by the second screw conveyor is rotated relative to the housing about the second axis of rotation. Thus, for example, the Material in the at least partially melted state into the second screw conveyor, and the material leaves the second screw conveyor in at least partially, in particular at least predominantly or completely, melted state, for example, so that the material, for example, in at least partially, in particular at least predominantly or completely, melted state Condition flows through the outlet opening. It is preferably provided that the material is completely melted, that is to say in the completely melted and thus, for example, liquid or pasty state, it emerges from the second screw conveyor and / or in particular from the outlet opening.

Dadurch, dass der Werkstoff durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert und dadurch über die Austrittsöffnung aus dem Werkzeug abgeführt beziehungsweise ausgebracht wird, wird zur additiven Fertigung des Bauteils der Werkstoff auf eine Plattform aufgebracht. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.Due to the fact that the material is conveyed through the outlet opening and thereby removed or discharged from the tool via the outlet opening, the material is applied to a platform for additive manufacturing of the component. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.

Um das Bauteil besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass durch das zumindest teilweise Schmelzen des Werkstoffes eine Schmelze aus dem Werkstoff gebildet wird, wobei zumindest die Schmelze mittels der zweiten Förderschnecke in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke, insbesondere von außen nach innen, zu der Austrittsöffnung und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert wird, wodurch zur additiven Fertigung des Bauteils die Schmelze aus dem Werkzeug ausgebracht und auf die Plattform aufgebracht wird.In order to be able to produce the component particularly quickly and cost-effectively, it is provided in one embodiment of the invention that a melt is formed from the material by the at least partial melting of the material, at least the melt using the second screw conveyor in the radial direction of the second Screw conveyor, in particular from the outside inwards, is conveyed to the outlet opening and through the outlet opening, as a result of which the melt is removed from the tool and applied to the platform for additive manufacturing of the component.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn durch das Aufbringen des Werkstoffes auf die Plattform mehrere Schichten aus dem Werkstoff auf der Plattform übereinander beziehungsweise aufeinander angeordnet werden, sodass das Bauteil aus den Schichten additiv hergestellt wird.Finally, it has proven to be particularly advantageous if, by applying the material to the platform, several layers of the material are arranged one above the other or on top of one another on the platform, so that the component is produced additively from the layers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the single figure can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame to leave the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zur additiven Fertigung von Bauteilen.In the single figure, the drawing shows a schematic sectional view of a tool according to the invention for additive manufacturing of components.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Werkzeug 10 zur additiven Fertigung von Bauteilen. Somit wird das Werkzeug 10 bei einem Verfahren zur additiven Fertigung wenigstens eines der Bauteile genutzt, sodass das jeweilige Bauteil mittels des Werkzeugs 10 additiv gefertigt, das heißt additiv hergestellt wird.The single figure shows a tool in a schematic sectional view 10th for additive manufacturing of components. Thus the tool 10th used in a method for additive manufacturing at least one of the components, so that the respective component by means of the tool 10th manufactured additively, that is manufactured additively.

Das Werkzeug 10 umfasst ein im Ganzen mit 12 bezeichnetes Gehäuse, welches wenigstens oder genau einen Aufnahmeraum 14 des Werkzeugs 10 aufweist beziehungsweise begrenzt. Aus der Figur ist erkennbar, dass das Gehäuse 12 mehrere, separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile 16, 18 und 20 aufweisen kann. Das Gehäuseteil 16 wird auch als Deckel des Gehäuses 12 bezeichnet und weist wenigstens oder genau eine Zuführöffnung 22 auf. Über die Zuführöffnung 22 ist ein Werkstoff 24, aus welchem das jeweilige Bauteil herzustellen ist beziehungsweise hergestellt wird, in den Aufnahmeraum 14 einbringbar. Aus der Figur ist erkennbar, dass im Rahmen des Verfahrens der Werkstoff 24 beispielsweise über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht wird, indem der Werkstoff 24 von einer Umgebung 27 des Werkzeugs 10 durch die Zuführöffnung 22 hindurch geleitet und dadurch in den Aufnahmeraum 14 eingebracht, insbesondere eingeführt oder eingeleitet, wird. Dabei ist es vorgesehen, dass der Werkstoff 24 in granularer Form und somit als granulare Materie über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht, insbesondere eingeleitet oder eingefüllt, wird. Dies bedeutet auch, dass der Werkstoff 24 in festem Zustand, das heißt in festem Aggregatszustand, über die Zuführöffnung 22 in den Aufnahmeraum 14 eingebracht wird. Der Werkstoff 24 ist dabei aus genau oder wenigstens einem Kunststoff gebildet, sodass der Werkstoff 24 auch als Kunststoffmaterial oder einfach als Material bezeichnet wird. Somit gelangt beispielsweise das Kunststoffmaterial in Granulatform und somit als granulare Materie durch die als Durchgangsöffnung ausgebildete Zuführöffnung 22 des Deckels in den Aufnahmeraum 14 und somit in das Gehäuse 12.The tool 10th comprises a housing, designated as a whole by 12, which has at least or exactly one receiving space 14 of the tool 10th has or limited. From the figure it can be seen that the housing 12 a plurality of housing parts which are formed separately and are connected to one another 16 , 18th and 20th can have. The housing part 16 is also used as the lid of the case 12 denotes and has at least or exactly one feed opening 22 on. Via the feed opening 22 is a material 24th , from which the respective component is or is to be manufactured, into the receiving space 14 applicable. From the figure it can be seen that in the context of the method, the material 24th for example via the feed opening 22 in the recording room 14 is introduced by the material 24th of an environment 27th of the tool 10th through the feed opening 22 passed through and thereby into the recording room 14 introduced, in particular introduced or initiated. It is envisaged that the material 24th in granular form and thus as granular matter via the feed opening 22 in the recording room 14 introduced, in particular initiated or filled, is. This also means that the material 24th in the solid state, that is to say in the solid aggregate state, via the feed opening 22 in the recording room 14 is introduced. The material 24th is formed from exactly or at least one plastic, so that the material 24th is also referred to as a plastic material or simply as a material. Thus, for example, the plastic material in granular form and thus as granular material passes through the feed opening designed as a through opening 22 of the lid in the recording room 14 and thus into the housing 12 .

Das Werkzeug 10 weist auch wenigstens oder genau eine in dem Gehäuse 12 beziehungsweise in dem Aufnahmeraum 14 angeordnete und um eine Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare erste Förderschnecke 28 auf, welche als eine auch als axiale Schnecke, Axialschnecke oder Axialförderschnecke bezeichnete axiale Schnecke ausgebildet ist. Mittels der ersten Förderschnecke 28 wird der Werkstoff 24 in axialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 gefördert, indem die erste Förderschnecke 28 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird. Hierzu ist beispielsweise ein in der Figur nicht dargestellter Antrieb vorgesehen, mittels welchem die Förderschnecke 28 angetrieben und dadurch um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird. Der Antrieb ist beispielsweise als ein elektrischer Antrieb ausgebildet und kann außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein.The tool 10th also has at least one or exactly one in the housing 12 or in the recording room 14 arranged and about an axis of rotation 26 relative to the housing 12 rotatable first screw conveyor 28 , which is designed as an axial screw, also referred to as an axial screw, an axial screw or an axial screw conveyor. By means of the first screw conveyor 28 becomes the material 24th in the axial direction of the first screw conveyor 28 promoted by the first Auger 28 around the axis of rotation 26 relative to the housing 12 is rotated. For this purpose, for example, a drive, not shown in the figure, is provided, by means of which the screw conveyor 28 driven and thereby around the axis of rotation 26 relative to the housing 12 is rotated. The drive is designed, for example, as an electric drive and can be outside the housing 12 be arranged.

Das Werkzeug 10 umfasst darüber hinaus eine in dem Aufnahmeraum 14 und somit in dem Gehäuse 12 angeordnete und um eine zweite Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 drehbare zweite Förderschnecke 34 auf, welche als eine axiale Schnecke ausgebildet ist. Die axiale Schnecke wird auch als Axialschnecke, Axialförderschnecke oder axiale Förderschnecke bezeichnet. Mittels der zweiten Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert, indem die Förderschnecke 34 um die Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird. Hierzu wird beispielsweise die Förderschnecke 34 von dem Antrieb angetrieben und dadurch um die Drehachse 32 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Förderschnecke 34 über die Förderschnecke 28 von dem Antrieb angetrieben wird. Der Werkstoff 24 wird mittels der Förderschnecke 34 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert und hierdurch zu wenigstens oder genau einer insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildeten Austrittsöffnung 36 des Gehäuses 12 gefördert und durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gefördert. Hierdurch wird der Werkstoff 24 aus dem Werkzeug 10 ausgebracht und auf einer auch als Bauplattform bezeichnete Plattform 38 aufgebracht.The tool 10th also includes one in the recording room 14 and thus in the housing 12 arranged and about a second axis of rotation 32 relative to the housing 12 rotatable second screw conveyor 34 on, which is designed as an axial screw. The axial screw is also referred to as an axial screw, an axial screw conveyor or an axial screw conveyor. By means of the second screw conveyor 34 becomes the material 24th in the radial direction of the screw conveyor 34 conveyed from the outside in by the screw conveyor 34 around the axis of rotation 32 relative to the housing 12 is rotated. For this purpose, for example, the screw conveyor 34 driven by the drive and thereby around the axis of rotation 32 relative to the housing 12 turned. In particular, it can be provided that the screw conveyor 34 via the screw conveyor 28 is driven by the drive. The material 24th is by means of the screw conveyor 34 in the radial direction of the screw conveyor 34 Conveyed from the outside inwards and thereby to at least or exactly one outlet opening, in particular a passage opening 36 of the housing 12 conveyed and through the outlet opening 36 promoted through. This will make the material 24th out of the tool 10th deployed and on a platform also known as a construction platform 38 upset.

Aus der Figur ist besonders gut erkennbar, dass die Drehachsen 26 und 32 zusammenfallen, sodass die Förderschnecken 28 und 34 koaxial zueinander angeordnet sind. Außerdem sind die Förderschnecken 28 und 34 drehfest miteinander verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Förderschnecken 28 und 34 als separat voneinander ausgebildete und zumindest drehfest miteinander verbundene Bauteile ausgebildet sind, oder die Förderschnecken 28 und 34 sind einstückig miteinander ausgebildet. Außerdem ist die zweite Förderschnecke 34 in axialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 nach der Förderschnecke 28 angeordnet, sodass die Förderschnecke 34 auf die Förderschnecke 28 folgt. Mittels der Förderschnecken 28 und 34 wird der Werkstoff 24 entlang eines auch als Förderpfad bezeichneten Förderweges durch das Werkzeug 10 beziehungsweise durch das Gehäuse 12 hindurch gefördert. Bezogen auf diesen Förderweg sowie bezogen auf eine Bewegungsrichtung, in die der Werkstoff 24 mittels der Förderschnecken 28 und 34 entlang des Förderweges gefördert wird, ist die Förderschnecke 34 stromab der Förderschnecke 28, das heißt nach der Förderschnecke 28, angeordnet, sodass der Werkstoff 24 zunächst mittels der Förderschnecke 28 und dann mittels der Förderschnecke 34 gefördert wird. Mittels der Förderschnecke 28 wird der Werkstoff 24 zunächst in Richtung der Förderschnecke 34 gefördert. Daraufhin wird der Werkstoff 24 mittels der Förderschnecke 34 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert.From the figure it is particularly clear that the axes of rotation 26 and 32 collapse so that the screw conveyors 28 and 34 are arranged coaxially to each other. In addition, the screw conveyors 28 and 34 non-rotatably connected. It can be provided that the screw conveyors 28 and 34 are formed as separate components and at least rotatably connected components, or the screw conveyors 28 and 34 are integrally formed with each other. In addition, the second screw conveyor 34 in the axial direction of the first screw conveyor 28 after the screw conveyor 28 arranged so that the screw conveyor 34 on the screw conveyor 28 follows. Using the screw conveyors 28 and 34 becomes the material 24th along a conveying path through the tool, also referred to as a conveying path 10th or through the housing 12 promoted through. In relation to this conveying path and in relation to a direction of movement in which the material 24th by means of the screw conveyors 28 and 34 is conveyed along the conveyor path is the screw conveyor 34 downstream of the screw conveyor 28 , that is after the screw conveyor 28 , arranged so that the material 24th first by means of the screw conveyor 28 and then by means of the screw conveyor 34 is promoted. Using the screw conveyor 28 becomes the material 24th first in the direction of the screw conveyor 34 promoted. Then the material 24th by means of the screw conveyor 34 in the radial direction of the screw conveyor 34 funded from the outside in.

Das Werkzeug 10 umfasst darüber hinaus eine in der Figur besonders schematisch dargestellte Heizeinrichtung 40. Mittels der Heizeinrichtung 40 kann ein auch als Heizzone oder Heizbereich bezeichneter erster Teilbereich 42 des Aufnahmeraums 14 erwärmt werden, wodurch der Werkstoff 24 in dem ersten Teilbereich 42 erwärmt und dadurch zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzen wird. Insbesondere wird der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 mittels der Heizeinrichtung 40 erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen beziehungsweise aufgeschmolzen. Dies bedeutet insbesondere, dass der Werkstoff 24 als granulare Materie und somit in festem Aggregatszustand der Förderschnecke 28 zugeführt wird. Da der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 mittels der Heizeinrichtung 40 erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen wird, verlässt der Werkstoff 24 in zumindest teilweise, insbesondere in zumindest überwiegend oder vollständig, geschmolzenem Zustand die Förderschnecke 28 und wird in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand der Förderschnecke 34 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 34 eingeleitet. Mittels der Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert und dadurch zu der Austrittsöffnung 36 hin gefördert und durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gefördert. Da der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch die Förderschnecke 28 erwärmt und dadurch zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, wird zumindest aus einem Teil des Werkstoffes 24 eine in der Figur mit 44 bezeichnete Schmelze hergestellt. Somit wird der Werkstoff 24 als granulare Materie und somit in festem Aggregatszustand der Förderschnecke 28 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 28 eingeleitet, und die Schmelze 44 wird aus der Förderschnecke 28 abgeführt beziehungsweise aus der Förderschnecke 28 ausgeleitet und der Förderschnecke 34 zugeführt. Mittels der Förderschnecke 34 wird die Schmelze 44 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert, wodurch die Schmelze 44 zu der Austrittsöffnung 36 gefördert und durch die Austrittsöffnung hindurch gefördert wird. Die Schmelze 44 kann über die Austrittsöffnung 36 aus dem Werkzeug 10 ausgebracht und auf die Plattform 38 aufgebracht werden. Aus der Schmelze 44 werden beispielsweise auf der Plattform 38 mehrere Schichten hergestellt, die auf der Plattform 38 übereinander beziehungsweise aufeinander angeordnet werden. Hierdurch wird beispielsweise das Bauteil aus den Schichten aufgebaut und somit additiv hergestellt.The tool 10th also includes a heating device shown particularly schematically in the figure 40 . By means of the heating device 40 can be a first partial area, also referred to as a heating zone or heating area 42 of the recording room 14 be heated, causing the material 24th in the first section 42 heated and thereby at least partially, in particular at least predominantly or completely, melted. In particular, the material 24th on its way through the screw conveyor 28 by means of the heating device 40 heated and thereby at least partially melted or melted. This means in particular that the material 24th as granular matter and thus in the solid aggregate state of the screw conveyor 28 is fed. Because the material 24th on its way through the screw conveyor 28 by means of the heating device 40 heated and thereby at least partially melted, the material leaves 24th in at least partially, in particular in at least predominantly or completely, molten state, the screw conveyor 28 and is in the at least partially molten state of the screw conveyor 34 fed or into the screw conveyor 34 initiated. Using the screw conveyor 34 becomes the material 24th in the at least partially molten state in the radial direction of the screw conveyor 34 conveyed from the outside inwards and thereby to the outlet opening 36 promoted and through the outlet opening 36 promoted through. Because the material 24th on its way through the screw conveyor 28 is heated and thereby at least partially melted, at least from part of the material 24th produced a melt designated 44 in the figure. Thus the material 24th as granular matter and thus in the solid aggregate state of the screw conveyor 28 fed or into the screw conveyor 28 initiated, and the melt 44 becomes from the screw conveyor 28 dissipated or from the screw conveyor 28 rejected and the screw conveyor 34 fed. Using the screw conveyor 34 will melt 44 in the radial direction of the screw conveyor 34 conveyed from the outside to the inside, causing the melt 44 to the exit opening 36 is promoted and conveyed through the outlet opening. The melt 44 can through the outlet opening 36 out of the tool 10th deployed and onto the platform 38 be applied. From the melt 44 are for example on the platform 38 made multiple layers on the platform 38 can be arranged one above the other or on top of each other. In this way, for example, the component is built up from the layers and thus manufactured additively.

Die zweite Förderschnecke 34 weist einen ersten Schneckengang 46 auf, mittels welchem der Werkstoff 24 in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand in radialer Richtung der Förderschnecke 34 von außen nach innen gefördert wird. Der Werkstoff 24 wird somit, insbesondere in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand, durch den Schneckengang 46 hindurch bewegt. Der Schneckengang 46 ist in axialer Richtung der Förderschnecke 34 einem auch als Wandung bezeichneten Wandungsbereich 48 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäuseteils 20, zugewandt. Der Wandungsbereich 48 bildet dabei einen Boden des Gehäuses 12, wobei der Aufnahmeraum 14 beispielsweise in axialer Richtung der Förderschnecken 28 und 34, insbesondere in vertikaler Richtung nach unten hin, begrenzt ist. Der Wandungsbereich 48 wird auch als erster Wandungsbereich oder erste Wandung bezeichnet.The second screw conveyor 34 exhibits a first worm gear 46 on which the material 24th in the at least partially molten state in the radial direction of the screw conveyor 34 is promoted from the outside in. The material 24th is thus, in particular in the at least partially molten state, by the worm gear 46 moved through. The snail gear 46 is in the axial direction of the screw conveyor 34 a wall area also referred to as a wall 48 of the housing 12 , in particular the housing part 20th , facing. The wall area 48 forms a bottom of the housing 12 , the recording room 14 for example in the axial direction of the screw conveyor 28 and 34 , in particular in the vertical direction downwards. The wall area 48 is also referred to as the first wall area or first wall.

Die Heizeinrichtung 40 weist dabei ein erstes Heizelement 50 auf, welches auch als erstes Heizungselement bezeichnet wird. Dabei ist der Wandungsbereich 48 in axialer Richtung der Förderschnecke 34 zwischen dem Heizelement 50 und dem Schneckengang 46 angeordnet. In der Figur veranschaulichen Pfeile 51 Wärme oder Wärmenergie, die von dem insbesondere als elektrisches Heizelement ausgebildeten Heizelement 50 bereitstellbar ist. Mittels der von dem Heizelement 50 bereitgestellten Wärme werden der Wandungsbereich 48 und über diesen der Schneckengang 46 erwärmt, sodass der sich in dem Schneckengang 46 befindende Werkstoff 24 mittels des Heizelements 50 über den Wandungsbereich 48 erwärmt beziehungsweise warm gehalten werden kann. Dadurch kann ein unerwünschtes Erstarren des Werkstoffes 24 auf dessen Weg durch den Schneckengang 46 verhindert werden.The heater 40 has a first heating element 50 on, which is also referred to as the first heating element. Here is the wall area 48 in the axial direction of the screw conveyor 34 between the heating element 50 and the snail gear 46 arranged. Arrows in the figure illustrate 51 Heat or thermal energy generated by the heating element, which is designed in particular as an electrical heating element 50 is available. By means of the heating element 50 The heat provided becomes the wall area 48 and over this the snail gear 46 warmed up so that the snail gear 46 located material 24th by means of the heating element 50 over the wall area 48 can be warmed or kept warm. This can cause undesired solidification of the material 24th on its way through the snail gear 46 be prevented.

Die Förderschnecke 28 weist wenigstens oder genau einen zweiten Schneckengang 52 auf, mittels welchem der Werkstoff 24, insbesondere in axialer Richtung der Förderschnecke 28, gefördert werden kann beziehungsweise gefördert wird. Somit wird der Werkstoff 24 durch den Schneckengang 52 hindurch bewegt beziehungsweise hindurch gefördert. Während der Schneckengang 52 schneckenförm ig ausgebildet ist und sich schneckenförmig um eine in radialer Richtung der Förderschnecke 28 nach außen weisenden Mantelfläche der Förderschnecke 28 erstreckt, ist der Schneckengang 46 beispielsweise schneckenförmig ausgebildet und erstreckt sich schneckenförmig auf einer axialen Stirnseite der Förderschnecke 34 und somit in einer Ebene, welche senkrecht zur axialen Richtung der Förderschnecke 28 beziehungsweise der Förderschnecke 34 verläuft. Dadurch ist die Förderschnecke 28 eine axiale Förderschnecke, während die Förderschnecke 34 eine radiale Förderschnecke ist.The screw conveyor 28 has at least or exactly a second worm gear 52 on which the material 24th , especially in the axial direction of the screw conveyor 28 , can or will be funded. Thus the material 24th through the worm gear 52 moved through or promoted through. During the worm gear 52 is helical and is helical around one in the radial direction of the screw conveyor 28 outside surface of the screw conveyor 28 extends, is the worm gear 46 for example, helical and extends helically on an axial end face of the screw conveyor 34 and thus in a plane that is perpendicular to the axial direction of the screw conveyor 28 or the screw conveyor 34 runs. This makes the screw conveyor 28 an axial screw conveyor while the screw conveyor 34 is a radial screw conveyor.

Der Schneckengang 52 ist in radialer Richtung der Förderschnecke 28 nach außen hin einer Wandung 54 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäuseteils 20, zugewandt, wobei die Wandung 54 auch als zweite Wandung oder zweiter Wandungsbereich des Gehäuses 12 bezeichnet wird. Beispielsweise sind der Wandungsbereich 48 und die Wandung 54 einstückig miteinander ausgebildet. Dabei weist die Heizeinrichtung 40 ein zweites Heizelement 56 auf, welches auch als zweites Heizungselement bezeichnet wird. Das Heizelement 50 wird als erstes Heizungselement bezeichnet. Das Heizelement 50 und/oder 56 ist beispielsweise als elektrisches Heizelement beziehungsweise als elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildet, mittels welchem unter Nutzung von elektrischer Energie Wärme beziehungsweise Wärmeenergie bereitgestellt werden kann. Dabei veranschaulichen in der Figur Pfeile 58 Wärme beziehungsweise Wärmeenergie, die von dem Heizelement 56 bereitstellbar ist beziehungsweise bereitgestellt wird.The snail gear 52 is in the radial direction of the screw conveyor 28 a wall towards the outside 54 of the housing 12 , in particular the housing part 20th , facing, the wall 54 also as a second wall or second wall area of the housing 12 referred to as. For example, the wall area 48 and the wall 54 integrally formed with each other. The heater shows 40 a second heating element 56 on, which is also referred to as a second heating element. The heating element 50 is called the first heating element. The heating element 50 and or 56 is designed, for example, as an electrical heating element or as an electrically operable heating element, by means of which heat or thermal energy can be provided using electrical energy. Arrows illustrate in the figure 58 Heat or thermal energy from the heating element 56 is or can be provided.

Die Wandung 54 ist in radialer Richtung der Förderschnecke 28 zwischen dem Heizelement 56 und dem Schneckengang 52 angeordnet, sodass mittels des Heizelements 56 die Wandung 54 und über die Wandung 54 der Schneckengang 52 der Förderschnecke 28 erwärmbar sind beziehungsweise erwärmt wird. Hierdurch wird der Werkstoff 24 in dem Teilbereich 42 und auf seinem Weg durch den Schneckengang 52 mittels des Heizelements 56 erwärmt und somit zumindest teilweise aufgeschmolzen.The wall 54 is in the radial direction of the screw conveyor 28 between the heating element 56 and the snail gear 52 arranged so that by means of the heating element 56 the wall 54 and over the wall 54 the snail gear 52 the screw conveyor 28 are heated or is heated. This will make the material 24th in the section 42 and on its way through the snail gear 52 by means of the heating element 56 heated and thus at least partially melted.

Aus der Figur ist ferner erkennbar, dass die Förderschnecke 34 wenigstens oder genau eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Einleitöffnung 60 aufweist. Der Werkstoff 24 kann der Förderschnecke 34 über die Einleitöffnung 60 zugeführt und insbesondere in den Schneckengang 46 eingeleitet werden, sodass der Werkstoff 24, insbesondere in zumindest teilweise geschmolzenem Zustand, aus der Förderschnecke 28 abgeführt und in die Einleitöffnung 60 eingeleitet und über die Einleitöffnung 60 der Förderschnecke 34 zugeführt beziehungsweise in die Förderschnecke 34, insbesondere den Schneckengang 46, eingeführt oder eingeleitet wird. Mittels der Förderschnecke 34 wird der Werkstoff 24 von der Einleitöffnung 60 in radialer Richtung der Förderschnecke 34 nach innen hin und dabei zu der Austrittsöffnung 36 gefördert und durch die Austrittsöffnung 36 hindurch gefördert.From the figure it can also be seen that the screw conveyor 34 at least or exactly one inlet opening, for example designed as a through opening 60 having. The material 24th can the screw conveyor 34 via the inlet opening 60 fed and especially in the worm gear 46 be initiated so that the material 24th , in particular in at least partially molten state, from the screw conveyor 28 dissipated and into the inlet opening 60 initiated and via the inlet opening 60 the screw conveyor 34 fed or into the screw conveyor 34 , especially the worm gear 46 , is introduced or initiated. Using the screw conveyor 34 becomes the material 24th from the inlet opening 60 in the radial direction of the screw conveyor 34 towards the inside and towards the exit opening 36 conveyed and through the outlet opening 36 promoted through.

Um ein unerwünschtes Verklumpen des Werkstoffes 24 zu vermeiden und den Werkstoff 24 granular, das heißt als granulare Materie der Förderschnecke 28 zuführen und insbesondere in den Schneckengang 52 einleiten zu können, umfasst das Werkzeug 10 eine Kühleinrichtung 62. Mittels der Kühleinrichtung 62 wird zumindest ein auch als Kühlzone oder Kühlbereich bezeichneter zweiter Teilbereich 64 des Aufnahmeraums 14 gekühlt, wobei der zweite Teilbereich 64 in axialer Richtung der Förderschnecke 28 den Teilbereich 64 vorweggeht. Mit anderen Worten schließt sich der Teilbereich 42 in axialer Richtung der Förderschnecke 28 an den Teilbereich 64 an. Durch Kühlen des Teilbereichs 64 kann der sich im Teilbereich 64 befindende Werkstoff 24 gekühlt werden.An undesirable clumping of the material 24th to avoid and the material 24th granular, that means as granular matter of Auger 28 feed and especially in the worm gear 52 Being able to initiate includes the tool 10th a cooling device 62 . By means of the cooling device 62 becomes at least a second sub-area also referred to as a cooling zone or cooling area 64 of the recording room 14 cooled, the second section 64 in the axial direction of the screw conveyor 28 the section 64 precedes. In other words, the section closes 42 in the axial direction of the screw conveyor 28 to the section 64 on. By cooling the section 64 can in the sub-area 64 located material 24th be cooled.

Um den Werkstoff 24 in dem Teilbereich 64 effektiv kühlen zu können, weist die Kühleinrichtung 62 Kühlrippen 66 auf, welche auf einer dem Aufnahmeraum 14 in radialer Richtung der ersten Förderschnecke 28 abgewandten Außenseite 68 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäuseteils 18, angeordnet sind. Um beispielsweise unerwünschte Wärmeübergängen zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass die Gehäuseteile 18 und 20 thermisch voneinander isoliert sind, insbesondere mittels wenigstens eines Isolationselements, welches beispielsweise in axialer Richtung der Förderschnecke 28 zwischen den Gehäuseteilen 18 und 20 angeordnet sein kann. Dabei sind beispielsweise die Gehäuseteile 18 und 20 in axialer Richtung der Förderschnecke 28 über das Isolationselement aneinander abgestützt.About the material 24th in the section 64 The cooling device has the ability to cool effectively 62 Cooling fins 66 on which one on the recording room 14 in the radial direction of the first screw conveyor 28 facing outside 68 of the housing 12 , in particular the housing part 18th are arranged. In order to avoid undesired heat transfer, for example, it can be provided that the housing parts 18th and 20th are thermally insulated from one another, in particular by means of at least one insulation element which, for example, in the axial direction of the screw conveyor 28 between the housing parts 18th and 20th can be arranged. For example, the housing parts 18th and 20th in the axial direction of the screw conveyor 28 supported against each other via the insulation element.

Insgesamt ist erkennbar, dass der Aufnahmeraum 14, insbesondere der Teilbereich 42, als eine Schmelzkammer des als Extruder ausgebildeten und im Rahmen des Herstellens des Bauteils als Extruder fungierenden Werkzeugs 10 fungiert beziehungsweise ausgebildet ist. Der Werkstoff 24 wird der Schmelzkammer in granularer Form zugeführt und in der Schmelzkammer zumindest teilweise geschmolzen. Zunächst durchläuft der Werkstoff 24 jedoch die Kühlzone, welche die Aufgabe hat, ein Verklumpen des auch als Material bezeichneten Werkstoffes 24 und damit ein Verstopfen einer auch als Materialeinzug oder Einzugsbereich bezeichneten Einzugszone 70 zu vermeiden. In der Einzugszone 70 wird der Werkstoff 24, insbesondere mittels der Förderschnecke 28, in die Förderschnecke 28 eingezogen und zu der Förderschnecke 34 hin gefördert. Nach der Kühlzone gelangt der Werkstoff 24 in die Heizzone und wird dadurch, dass die Förderschnecke 28 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 12 gedreht wird, in die axiale Schnecke eingezogen und weiter gefördert. In der Heizzone wird der Werkstoff 24 aufgeheizt. Hierzu stellt das beispielsweise als Heizband ausgebildete Heizelement 56 Wärme bereit, die über die beispielsweise als Außenwand ausgebildete Wandung 54 in die Heizzone eingeleitet beziehungsweise eindringt und dadurch den Werkstoff 24 in der Heizzone aufheizt. Durch dieses Aufheizen des Werkstoffes 24 wird der Werkstoff 24 in einem unteren Bereich der axialen Schnecke zumindest teilweise oder zumindest überwiegend oder vollständig aufgeschmolzen. Am Ende der axialen Schnecke trifft der Werkstoff 24 auf die radiale Schnecke, welche den Werkstoff 24 in radialer Richtung der radialen Förderschnecke von außen nach innen fördert. Hierzu befindet sich am äußeren Rand der radialen Schnecke die als Durchlass ausgebildete Einleitöffnung 60, durch die der Werkstoff 24 auf eine dem Wandungsbereich 48 zugewandte Unterseite der Radialschnecke gelangt und so auch in den wenigstens einen Schneckengang 46 der radialen Schnecke gelangt.Overall, it can be seen that the recording room 14 , especially the section 42 , as a melting chamber of the tool designed as an extruder and acting as an extruder in the context of the production of the component 10th acts or is trained. The material 24th is fed to the melting chamber in granular form and at least partially melted in the melting chamber. First the material goes through 24th however, the cooling zone, which has the task of clumping the material, which is also referred to as the material 24th and thus clogging of a feed zone also referred to as a material feed or feed area 70 to avoid. In the catchment area 70 becomes the material 24th , in particular by means of the screw conveyor 28 , in the screw conveyor 28 fed and to the screw conveyor 34 promoted. The material arrives after the cooling zone 24th into the heating zone and that is because the screw conveyor 28 around the axis of rotation 26 relative to the housing 12 is rotated, drawn into the axial screw and further conveyed. The material is in the heating zone 24th heated up. For this purpose, the heating element, for example in the form of a heating tape, provides 56 Heat ready, for example, as an outer wall 54 introduced or penetrates into the heating zone and thereby the material 24th heats up in the heating zone. By heating the material 24th becomes the material 24th at least partially or at least predominantly or completely melted in a lower region of the axial screw. The material hits at the end of the axial screw 24th on the radial screw, which is the material 24th in the radial direction of the radial screw conveyor from the outside inwards. For this purpose, the inlet opening designed as a passage is located on the outer edge of the radial screw 60 through which the material 24th on the wall area 48 facing underside of the radial screw and thus also in the at least one screw flight 46 the radial screw.

Da vorzugsweise die radiale Schnecke drehfest mit der axialen Schnecke verbunden ist, dreht sich die radiale Schnecke mit der axialen Schnecke mit, wodurch die radiale Schnecke den Werkstoff 24 in radialer Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen zu der Austrittsöffnung 36 fördert. Die Austrittsöffnung 36 ist beispielsweise zumindest teilweise durch eine Düse 72 des Werkzeugs 10 gebildet. Über die Düse wird der Werkstoff 24 aus dem Werkzeug 10 abgeführt und auf die Plattform 38 aufgebracht, insbesondere aufgespritzt. In der Folge wird beispielsweise das Bauteil durch 3D-Drucken hergestellt.Since the radial worm is preferably connected in a rotationally fixed manner to the axial worm, the radial worm rotates with the axial worm, as a result of which the radial worm removes the material 24th in the radial direction of the radial screw from the outside inwards to the outlet opening 36 promotes. The exit opening 36 is, for example, at least partially through a nozzle 72 of the tool 10th educated. The material is placed over the nozzle 24th out of the tool 10th dissipated and onto the platform 38 applied, especially sprayed. As a result, the component is manufactured by 3D printing, for example.

Das Heizelement 50 ist optional und ermöglicht es, zusätzliche Wärmeenergie über den Wandungsbereich 48 in den Aufnahmeraum 14 und dabei in den Schneckengang 46 einzubringen. Mittels des Heizelements 50, insbesondere mittels der von dem Heizelement 50 bereitgestellten Wärme, kann der Werkstoff 24 auf seinem Weg durch den Schneckengang 46 auf eine gewünschte Verarbeitungstemperatur gebracht werden.The heating element 50 is optional and allows additional thermal energy over the wall area 48 in the recording room 14 and in the worm gear 46 bring in. By means of the heating element 50 , in particular by means of the heating element 50 provided heat, the material can 24th on its way through the snail gear 46 brought to a desired processing temperature.

Eine vorteilhafte Kompression beziehungsweise Verdichtung des Werkstoffes 24 wird mittels der radialen Schnecke und dabei insbesondere unterhalb der radialen Schnecke dadurch erzeugt, dass der Werkstoff 24 mittels der radialen Schnecke in radialer Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen gefördert wird. Dies beruht auf dem Prinzip, dass sich ein Punkt, welcher weit außen auf einer Scheibe, welche um ihre eigene Achse rotiert, angeordnet ist, schneller bewegt als ein weiter innen liegender Punkt. Hierdurch wirkt auf einen sich in einem äußeren Bereich des Schneckengangs 46 befindenden ersten Teil des Werkstoffs 24 eine größere Kraft als auf einen sich in einem in radialer Richtung der radialen Schnecke weiter innen angeordneten Bereich des Schneckengangs 46 befindenden zweiten Teil des Werkstoffes 24, sodass der erste Teil des Werkstoffes 24 stark oder stärker auf den zweiten Teil des Werkstoffes 24, insbesondere in radialer Richtung der radialen Schnecke von außen nach innen, drückt. Dadurch wird ein vorteilhafter Druck des Werkstoffes 24 bewirkt, auch wenn der Schneckengang 46 einen konstanten, insbesondere von dem Werkstoff 24 durchströmbaren, Querschnitt aufweist. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Förderschnecke 28 und/oder die Förderschnecke 34 mehrere Schneckengänge aufweisen, auf die die vorigen und folgenden Ausführungen zum jeweiligen Schneckengang 52 beziehungsweise 46 übertragen werden können und umgekehrt.An advantageous compression or compression of the material 24th is generated by means of the radial screw and in particular below the radial screw in that the material 24th is conveyed from the outside inwards by means of the radial screw in the radial direction of the radial screw. This is based on the principle that a point, which is located far outside on a disk, which rotates about its own axis, moves faster than a point lying further inside. This affects you in an outer area of the worm gear 46 located first part of the material 24th a greater force than on a region of the worm gear arranged further inward in the radial direction of the radial worm 46 located second part of the material 24th so that the first part of the material 24th strong or stronger on the second part of the material 24th , in particular in the radial direction of the radial worm from the outside inwards. This creates an advantageous pressure of the material 24th causes even if the worm gear 46 a constant, especially of the material 24th flowable, cross-section. Of course, it is possible that the screw conveyor 28 and / or the screw conveyor 34 have several screw flights, to which the previous and following explanations for the respective screw flight 52 respectively 46 can be transferred and vice versa.

Über die beispielsweise als eine Bohrung ausgebildete Austrittsöffnung 36 wird das zumindest teilweise aufgeschmolzene Material extrudiert und auf die Plattform 38 aufgebracht, um dadurch das Bauteil additiv zu fertigen.Via the outlet opening, for example designed as a bore 36 the at least partially melted material is extruded and onto the platform 38 applied to thereby additively manufacture the component.

Gegenüber herkömmlichen Werkzeugen und Vorrichtungen weist das Werkzeug 10 den großen Vorteil auf, dass gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei welchen einem jeweiligen Werkzeug ein bereits fertig hergestelltes Filament zugeführt wird, eine viel günstigere Materialform in Form des granularen Werkstoffes 24 verarbeitet werden kann. Des Weiteren ist das Angebot an Kunststoffgranulaten erheblich vielfältiger als bei Filamenten. Dies führt zu einer größeren Anzahl an Anwendungen, die dann auch weniger Materialkosten verursachen. Durch die Förderschnecke 28 wird der Werkstoff 24 besser durchmischt, plastifiziert und homogenisiert als bei Materialextrusionsverfahren mit Filamenten, wobei bei herkömmlichen Materialextrusionsverfahren ein Extrusionsdruck nur über das Filament selbst aufgebracht wird. Zusätzlich können mittels des Werkzeugs 10 auch deutlich höhere Materialflussraten erreicht werden, wobei Druckaufbau und -ausstoß ähnlich kleinerer Extrusions- und Spritzgießanlagen realisiert werden können.Compared to conventional tools and devices, the tool shows 10th the great advantage that, compared to conventional processes, in which a filament that has already been produced is fed to a particular tool, a much cheaper material form in the form of the granular material 24th can be processed. Furthermore, the range of plastic granules is considerably more diverse than that of filaments. This leads to a larger number of applications, which then also result in lower material costs. Through the screw conveyor 28 becomes the material 24th better mixed, plasticized and homogenized than in material extrusion processes with filaments, whereby in conventional material extrusion processes an extrusion pressure is only applied over the filament itself. You can also use the tool 10th significantly higher material flow rates can also be achieved, whereby pressure build-up and output can be realized similar to smaller extrusion and injection molding systems.

Des Weiteren hat das Werkzeug 10 im Gegensatz zu rein axialen Extruderschnecken den Vorteil, dass das Werkzeug 10 besonders kompakt gehalten werden kann. Dies liegt daran, dass die axiale Schnecke nur für den Einzug genutzt wird und die radiale Schnecke den Druckaufbau und die Plastifizierung übernimmt. Da dies platz- und gewichtssparend ist, ist es möglich, dass zum additiven Fertigen des Bauteils das als Extruder ausgebildete oder fungierende Werkzeug 10 relativ zu der Plattform 38 bewegt wird, insbesondere während die Plattform 38 ortsfest ist beziehungsweise verbleibt. Dadurch kann eine Gesamtanlage kompakt ausgestaltet werden. Sowohl in der axialen Schnecke als auch in der radialen Schnecke können durch Wahl geeigneter Geometrien die Gangbreite, Gangtiefe, Mischelemente und/oder Mobilisierungselemente, die Qualität der Schmelze 44, insbesondere die Komprimierung und Homogenisierung optimal eingestellt werden und ermöglichen zusätzliche Anwendungen.Furthermore, the tool 10th in contrast to purely axial extruder screws the advantage that the tool 10th can be kept particularly compact. This is due to the fact that the axial screw is only used for the feed and the radial screw takes over the pressure build-up and the plastification. Since this saves space and weight, it is possible for the tool, which is designed or functioning as an extruder, to additively manufacture the component 10th relative to the platform 38 is moved, especially while the platform 38 is or remains stationary. As a result, an overall system can be made compact. Both in the axial screw and in the radial screw, the passage width, passage depth, mixing elements and / or mobilization elements and the quality of the melt can be selected by selecting suitable geometries 44 , in particular the compression and homogenization can be optimally set and enable additional applications.

Claims (15)

Werkzeug (10) zur additiven Fertigung von Bauteilen, mit einem Gehäuse (12), welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäuses (12) zumindest ein Werkstoff (24) einbringbar ist, mit einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) zum Fördern des Werkstoffes (24) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28), und mit einer in dem Aufnahmeraum (24) angeordneten und um eine zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Förderschnecke (34), mittels welcher der Werkstoff (24) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöffnung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch zu fördern ist, über welche zur additiven Fertigung des jeweiligen Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausbringbar und auf eine Plattform (38) aufbringbar ist.Tool (10) for additive manufacturing of components, with a housing (12), which has a receiving space (14) into which at least one material (24) can be introduced via at least one feed opening (22) of the housing (12) arranged in the receiving space (14) and about a first axis of rotation (26) relative to the housing (12) rotatable first screw conveyor (28) for conveying the material (24) in the axial direction of the first screw conveyor (28), and with one in the Receiving space (24) arranged and rotatable about a second axis of rotation (32) relative to the housing (12) second screw conveyor (34), by means of which the material (24) in the radial direction of the second screw conveyor (34) to at least one outlet opening (36) of the housing (12) and through the outlet opening (36) through which the material (24) can be brought out of the tool (10) and applied to a platform (38) for additive manufacturing of the respective component. Werkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die Drehachsen (26, 32) zusammenfallen.Tool (10) after Claim 1 , wherein the axes of rotation (26, 32) coincide. Werkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Förderschnecken (28, 34) drehfest miteinander verbunden sind.Tool (10) after Claim 1 or 2nd , wherein the screw conveyors (28, 34) are connected to one another in a rotationally fixed manner. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Förderschnecken (28, 34) einstückig miteinander ausgebildet sind.Tool (10) according to one of the preceding claims, wherein the screw conveyors (28, 34) are integrally formed with one another. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Förderschnecke (34) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) auf die erste Förderschnecke (28) folgt.Tool (10) according to one of the preceding claims, wherein the second screw conveyor (34) follows the first screw conveyor (28) in the axial direction of the first screw conveyor (28). Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Förderschnecke (34) dazu ausgebildet ist, den Werkstoff (24) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) von außen nach innen zu fördern.Tool (10) according to one of the preceding claims, wherein the second screw conveyor (34) is designed to convey the material (24) in the radial direction of the second screw conveyor (34) from the outside inwards. Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (10) eine Heizeinrichtung (40) aufweist, mittels welcher zumindest ein Teilbereich (42) des Aufnahmeraums (14) erwärmbar ist, wodurch der Werkstoff (24) in dem Teilbereich (42) erwärmbar und dadurch zumindest teilweise zu schmelzen ist.Tool (10) according to one of the preceding claims, wherein the tool (10) has a heating device (40), by means of which at least a partial area (42) of the receiving space (14) can be heated, whereby the material (24) in the partial area (42 ) can be heated and thereby at least partially melted. Werkzeug (10) nach Anspruch 7, wobei die zweite Förderschnecke (34) wenigstens einen Schneckengang (46) zum Fördern des Werkstoffes (24) aufweist, wobei der Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) einem Wandungsbereich (48) des Gehäuses (12) zugewandt ist, wobei die Heizeinrichtung (40) wenigstens ein Heizelement (50) aufweist, welches auf einer dem Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) in axialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) abgewandten Seite (49) des Wandungsbereich (48) angeordnet ist, und wobei mittels des Heizelements (50) der Wandungsbereich (48) und über diesen der Schneckengang (46) der zweiten Förderschnecke (34) erwärmbar sind.Tool (10) after Claim 7 , wherein the second screw conveyor (34) has at least one screw flight (46) for conveying the material (24), the screw flight (46) of the second screw conveyor (34) in the axial direction of the second screw conveyor (34) facing a wall area (48) of the Housing (12) facing, the Heating device (40) has at least one heating element (50) which is arranged on a side (49) of the wall region (48) facing away from the screw flight (46) of the second screw conveyor (34) in the axial direction of the second screw conveyor (34), and wherein by means of the heating element (50) the wall area (48) and via this the screw flight (46) of the second screw conveyor (34) can be heated. Werkzeug (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Förderschnecke (28) wenigstens einen Schneckengang (52) zum Fördern des Werkstoffes (24) aufweist, wobei der Schneckengang (52) der ersten Förderschnecke (28) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) einer Wandung (54) des Gehäuses (12) zugewandt ist, wobei die Heizeinrichtung (40) wenigstens ein Heizungselement (56) aufweist, welches auf einer dem Schneckengang (52) der ersten Förderschnecke (28) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) abgewandten Seite (57) der Wandung (54) angeordnet ist, und wobei mittels des Heizungselements (56) die Wandung (54) über diese der Schneckengang (52) der ersten Förderschnecke (28) erwärmbar sind.Tool (10) after Claim 7 or 8th , The first screw conveyor (28) has at least one screw flight (52) for conveying the material (24), the screw flight (52) of the first screw conveyor (28) in the radial direction of the first screw conveyor (28) of a wall (54) of the Housing (12) faces, the heating device (40) having at least one heating element (56) which on a side (57) of the worm gear (52) of the first screw conveyor (28) facing away from the first screw conveyor (28) in the radial direction Wall (54) is arranged, and wherein by means of the heating element (56), the wall (54) can be used to heat the screw flight (52) of the first screw conveyor (28). Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Werkzeug (10) eine Kühleinrichtung (62) aufweist, mittels welcher ein in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) dem Teilbereich (42) vorweggehender zweiter Teilbereich (64) des Aufnahmeraums (14) zu kühlen ist, wodurch der Werkstoff (24) in dem zweiten Teilbereich (64) zu kühlen ist.Tool (10) according to one of the Claims 7 to 9 The tool (10) has a cooling device (62), by means of which a second partial area (64) of the receiving space (14), which precedes the partial area (42) in the axial direction of the first conveyor screw (28), is to be cooled, whereby the material ( 24) is to be cooled in the second partial area (64). Werkzeug (10) nach Anspruch 10, wobei die Kühleinrichtung (62) Kühlrippen (66) aufweist, welche auf einer dem Aufnahmeraum (14) in radialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) abgewandten Außenseite (68) des Gehäuses (12) angeordnet sind.Tool (10) after Claim 10 The cooling device (62) has cooling fins (66) which are arranged on an outside (68) of the housing (12) facing away from the receiving space (14) in the radial direction of the first screw conveyor (28). Werkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: - wenigstens ein Schneckengang (46, 52) der ersten Förderschnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) einen variablen Querschnitt, insbesondere einen sich zumindest in einem Teilbereich verjüngenden Querschnitt, aufweist; und/oder - in wenigstens einem Schneckengang (46, 52) der ersten Förderschnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) wenigstens ein Mischelement zum Mischen des Werkstoffes (24) angeordnet ist; und/oder - in wenigstens einem Schneckengang (46, 52) der ersten Förderschnecke (28) und/oder der zweiten Förderschnecke (34) wenigstens ein Homogenisierungselement zum Homogenisieren des Werkstoffes (24) angeordnet ist.Tool (10) according to one of the preceding claims, wherein: - at least one screw flight (46, 52) of the first screw conveyor (28) and / or the second screw conveyor (34) has a variable cross section, in particular a cross section tapering at least in a partial area; and or - At least one mixing element for mixing the material (24) is arranged in at least one screw flight (46, 52) of the first screw conveyor (28) and / or the second screw conveyor (34); and or - At least one homogenizing element for homogenizing the material (24) is arranged in at least one screw flight (46, 52) of the first screw conveyor (28) and / or the second screw conveyor (34). Verfahren zur additiven Fertigung wenigstens eines Bauteils mittels eines Werkzeugs (10), bei welchem: - das Werkzeug (10) ein Gehäuse (12) umfasst, welches einen Aufnahmeraum (14) aufweist, in welchen über wenigstens eine Zuführöffnung (22) des Gehäuses (12) zumindest ein Werkstoff (24) einbringbar ist; - der Werkstoff (24) als granulare Materie mittels einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren ersten Förderschnecke (28) in axialer Richtung der ersten Förderschnecke (28) gefördert wird, indem die erste Förderschnecke (28) um die erste Drehachse (26) relativ zu dem Gehäuse (12) gedreht wird; - der Werkstoff (24) mittels einer Heizeinrichtung (40) des Werkzeugs (10) in dem Aufnahmeraum (14) erwärmt und dadurch zumindest teilweise geschmolzen wird; und - der zumindest teilweise geschmolzene Werkstoff mittels einer in dem Aufnahmeraum (14) angeordneten und um eine zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Förderschnecke (34) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu wenigstens einer Austrittsöffnung (36) des Gehäuses (12) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch gefördert wird, indem die zweite Förderschnecke (34) um die zweite Drehachse (32) relativ zu dem Gehäuse (12) gedreht wird, wodurch zur additiven Fertigung des Bauteils der Werkstoff (24) aus dem Werkzeug (10) ausgebracht auf eine Plattform (38) aufgebracht wird.Method for additive manufacturing of at least one component using a tool (10), in which: - The tool (10) comprises a housing (12) which has a receiving space (14) in which at least one material (24) can be introduced via at least one feed opening (22) of the housing (12); - The material (24) is conveyed as granular matter by means of a first screw conveyor (28) arranged in the receiving space (14) and rotatable about a first axis of rotation (26) relative to the housing (12) in the axial direction of the first screw conveyor (28) by rotating the first screw conveyor (28) about the first axis of rotation (26) relative to the housing (12); - The material (24) is heated in the receiving space (14) by means of a heating device (40) of the tool (10) and is thereby at least partially melted; and - The at least partially melted material by means of a second screw conveyor (34) arranged in the receiving space (14) and rotatable relative to the housing (12) about a second axis of rotation (32) in the radial direction of the second screw conveyor (34) to at least one outlet opening ( 36) of the housing (12) and through the outlet opening (36) through that the second screw conveyor (34) is rotated about the second axis of rotation (32) relative to the housing (12), which leads to the additive manufacturing of the component of the material (24) applied from the tool (10) to a platform (38). Verfahren nach Anspruch 13, wobei durch das zumindest teilweise Schmelzen des Werkstoffes (24) eine Schmelze (44) aus dem Werkstoff (24) gebildet wird, wobei zumindest die Schmelze (44) mittels der zweiten Förderschnecke (34) in radialer Richtung der zweiten Förderschnecke (34) zu der Austrittsöffnung (36) und durch die Austrittsöffnung (36) hindurch gefördert wird, wodurch zur additiven Fertigung des Bauteils die Schmelze (44) aus dem Werkzeug (10) ausgebracht auf die Plattform (38) aufgebracht wird.Procedure according to Claim 13 , wherein the at least partial melting of the material (24) forms a melt (44) from the material (24), at least the melt (44) by means of the second screw conveyor (34) in the radial direction of the second screw conveyor (34) is conveyed through the outlet opening (36) and through the outlet opening (36), as a result of which the melt (44) is brought out of the tool (10) onto the platform (38) for additive manufacturing of the component. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei durch das Aufbringen des Werkstoffes (24) auf die Plattform (38) mehrere Schichten aus dem Werkstoff (24) übereinander angeordnet werden, sodass das Bauteil aus den Schichten additiv hergestellt wird.Procedure according to Claim 13 or 14 , whereby by applying the material (24) to the platform (38) a plurality of layers of the material (24) are arranged one above the other so that the component is produced additively from the layers.
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