DE102019001423B4

DE102019001423B4 - Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann

Info

Publication number: DE102019001423B4
Application number: DE102019001423.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2039-03-01
Also published as: DE102019001423A1

Abstract

Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Druckbehälter oder einer Spraydose besteht, die
- mit einem Fluid, das durch Licht oder UV-Licht hart wird,
- einem Treibgas oder Luft unter Hochdruck, das/die den Inhalt herauspressen kann,
- einem Ventil, das die Strömung des Fluides regelt,
- eine intensive Lichtquelle oder UV-Lichtquelle, die gebündelt in die Sprührichtung gerichtet ist, die gleichzeitig mit dem Ventil oder durch einen separat eingebauten Schalter aktivierbar ist,
- eine Energie-Quelle, die direkt in die Spraydose eingebaut ist oder in einem Gehäuse eingebaut ist, die mit der Spraydose gekoppelt ist und elektrisch mit der Lichtquelle oder UV-Lichtquelle und dem Schalter verbunden ist, ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann und eine feste Hülle auf einer aus Knetmasse oder Modelliermasse angefertigten Figur erzeugen kann. Die aufgetragene Hülle ist bei Zimmertemperatur mehr oder weniger fest.
Es gibt aus dem Stand der Technik zahlreiche Verfahren, durch die Figuren oder Materialien plastifiziert werden können oder Plastinate erzeugt werden können.
Aus DE102009049675A1 ist eine Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen von Kunststoffen bekannt. Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Formteilen aus Kunststoffen, insbesondere zum Spritzgießen von Klein- oder Mikroformteilen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen von Kunststoffen zu schaffen, bei der die Kunststoffe in kleiner Menge mit geringer Scherbelastung plastifiziert werden können. Hinzu wird eine gute thermische und mechanische Homogenität der Schmelze angestrebt.
Die Anmeldung US5773042A (Injection molding unit for long fiberreinforced thermoplastic resin) beschreibt ebenso eine Vorrichtung, die das Einspritzen von Kunststoffen ermöglicht.
Auch die Anmeldung US5798077A (Screw for plasticating apparatus and method of use) beschreibt eine Einspritzvorrichtung für Kunststoffe.
Die Anmeldung DE19505984A1 (Formenfülleinrichtung) beschreibt eine Formenfülleinrichtung einer Spritz-Gußmaschine, bestehend aus Vorplastiziereinheit, Umschaltventilen und einer Einspritzeinheit.
Aus der DE 10 07 053 A ist bekannt, eine Spritzgußmaschine mit zwei Kolbeneinspritzeinheiten auszurüsten, um die doppelte Durchsatzleistung zu erzielen.
Eine weitere Spritzgußmaschine mit zwei Kolben ist aus der DE 29 16 133 A1 ebenfalls bekannt.
Auch zahlreiche 3D-Druckermethoden sind entwickelt worden und gehören heute zum Stand der Technik. Damit kann man Objekte oder Spielfiguren problemlos erzeugen. Obwohl solche Drucker günstiger geworden sind, ist allerdings die Herstellung von Figuren damit ein recht teurer und zeitaufwändiger Prozess. Man muss erst eine Figur am PC erstellen und dann diese als Datei auf den 3D-Drucker übertragen. Stimmt die Kompatibilität und die Datei mit dem Drucker ist realisierbar, dann kann man diese in 3D erstellen. Der Vorgang dauert leider abhängig von der Auflösung unterschiedlich lange. Bei hoher Auflösung muss man sich auf recht lange Zeit einstellen. Eine mittelmäßig aufwändige Figur in Hochauflösung kann leider bis zu 12 Stunden oder länger dauern, bis sie fertig wird. Es gibt allerdings auch schnellere 3D Drucker, die mit Harzen funktionieren, die unter Einfluss von UV-Licht hart werden. Bei denen wird ein Gefäß mit Harz gefüllt, in dessen Boden ein LCD-Filter eingebaut ist und eine UV-Lichtquelle darunter. Die hart gewordenen Schichten werden langsam hochgezogen und auf diese Weise entsteht ein 3D-Druck. Auch Varianten, bei denen ein Projektor mit UV-Licht verwendet wird, sind im Umlauf. Hier wird ein durchsichtiger Behälter mit einem Harz gefüllt, der von einem UV-Licht Projektor bestrahlt wird. Der Behälter dreht sich und der Projektor spielt dabei synchron mit der Drehgeschwindigkeit ein Video aus, das das Objekt aus allen Seiten darstellt, das durch 3D-Druckverfahren erzeugt werden soll.
Ein solches oder ähnliches Verfahren und Vorrichtung wird bei der Anmeldung US20160368210A1 (Mask Video Projection Based Stereolithography with Continuous Resin Flow) beschrieben.
Auch die Anmeldung W02016179661A1 (Improvements in 3d printing) beschreibt eine ähnliche Vorrichtung und Verfahren.
Die Anmeldung DE 32 25 844 A1 beschreibt ein Verfahren zum Auftragen von schichten aus thermoplastischen Kunststoffen oder Heißschmelzklebstoffen, bei dem der eingesetzte Kunststoff bzw. Heißschmelzklebstoff aufgeschmolzen, dann zerstäubt und versprüht wird.
Die Anmeldung JP S58 - 131 163 A beschreibt ebenso eine Beschichtungs-Vorrichtung, bei dem eine Sprühdüse in eine Halterung eingebaut ist, durch die sie in beliebige Richtungen eine Fläche besprühen kann.
Die Anmeldung US 2013 / 0 224 398 A1 beschreibt eine automatisierte Lackierer-Vorrichtung.
Die Anmeldung DE 10 2016 014 919 A1 beschreibt ebenso eine automatisierte Vorrichtung zum Auftragen eines Lacks auf einer Oberfläche.
Die Anmeldung DE 44 441A beschreibt ein Verfahren, bei dem Papierblumen in geschmolzenes Wachs kurz eingetaucht und danach abgekühlt als Ersatz für teure Porzellan-Blumen verwendet werden.
Die Anmeldung DE 20 2015 000 087 U1 beschreibt ein Sprühsahne-Druckbehälter mit mehreren Kammern.
Die Anmeldung US 9 097 248 B2 beschreibt einen Fluid-Injektor.
Der in den Patentansprüchen 1 bis 3 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einem Objekt aus einer weichen Masse sehr schnell, kostengünstig und zuverlässig eine gewisse Festigkeit zu verleihen.
Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteile der Erfindung sind:

- relativ einfach gebaut,
- die Objekte oder Figuren können recht schnell damit behandelt und eine gewisse Festigkeit dadurch erreicht werden,
- leicht zu bedienen,
- schnell einsatzbereit,
- günstige Lösung um weiche Figuren in feste umzuwandeln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 erläutert. Es zeigt eine Spraydose mit Energie-Quelle und eine UV-Lichtquelle.
Sowohl Wachs, als auch Knetmasse sind leicht zu verformen oder bearbeiten und durch diese Vorrichtung sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt. Die Vorrichtung kann jede erdenkliche Knetmassen-Figur verfestigen und somit wäre das eine Lösung für eine deutlich günstigere Alternative zu 3D-Druck-Verfahren. Auch Figuren, die Bauteile einer größeren, komplexeren Figur darstellen, können damit erzeugt werden. 3D-Drucker können zwar deutlich genauere und auch festere Figuren herstellen, der Vorgang dauert aber sehr lange und die Figuren-Erstellung muss zuerst am PC aufwändig durch die Implementierungs-Programme erzeugt werden. Dagegen kann die Vorrichtung aus der Erfindung recht schnell (innerhalb Minuten) ein Spielzeug erzeugen (mehr oder weniger, je nach Geschicklichkeit des Anwenders). Z.B. wenn man eine Pferdefigur erzeugen möchte und der Anwender eine solche Figur recht geschickt aus Knetmasse in paar Minuten formen kann, mit der Vorrichtung aus der Erfindung wäre sie innerhalb Minuten fest und Kind könnte damit spielen, während ein 3D-Drucker dafür möglicherweise 30 - 60 Minuten brauchen würde. Hinzu kommt auch die Zeit, bis die Figur am PC hergestellt wird, was nochmal 3-60 Minuten in Anspruch nehmen würde. Auch die Material-Kosten sind bei der Erfindung deutlich niedriger, als bei einem 3D-Drucker. Anderseits ist die Vorrichtung hier nicht für technische Kreationen gedacht, sondern vielmehr als günstige Spielzeug-Herstellungs-Methode.
Für die Beschichtung der weichen Figuren wird hier ein Fluid verwendet, das unter UV-Bestrahlung hart werden kann. Solche Materialien müssen nicht extra für die Erfindung neu erfunden werden. Die gibt es schon lange und werden auch in einigen Bereichen eingesetzt. Z.B. Acryl Liquid wird bei Fingernägeln eingesetzt und kann durch intensives UV-Licht ausgehärtet werden. UV-Lichtaushärtende Materialien sind bestimmte Klebstoffe oder Harze, die unter UV Licht recht schnell zur Aushärtung gebracht werden können. Sie werden oft für das Dichten, Kleben oder Beschichten von elektronischen Komponenten eingesetzt. Auch einige Komposite-Zahnfüllungen weisen lichthärtende Komponenten auf, die durch UV-Licht aushärten können. Ähnliche Materialien oder Komponenten werden auch bei der Erfindung eingesetzt. Ein Sprühventil 8 besprüht zuerst die 1 aus Knetmasse mit dem UV-Licht-Härtenden Fluid. Ob sich die Figur auf einem Drehteller 2 befindet oder die Düsen 8 um die Figur rotieren, ist unwichtig. Sobald (oder gleichzeitig) die Figur mit dem Fluid bespr Ein SprÃ¼hventil ht wurde, wird automatisch (durch eine elektronische Steuerung gesteuert) eine UV-Lichtquelle 3 eingeschaltet, die auf die Figur gerichtet ist.
Weil der Drehteller sich weiter dreht und damit auch die Knetmassen-Figur, wird diese von allen Seiten gleichmäßig bestrahlt und die Beschichtung ausgehärtet. Als UV-Lichtquelle sind z.B. UV-LeuchtstoffRöhren, UV-LED-s oder UV-Laserdioden gut geeignet. Die Bestrahlung kann zeitlich geregelt sein, sodass nach der Aushärtung diese ausgeschaltet wird. Z.B. wenn die Aushärtung lediglich 55 Sekunden dauern sollte, dann kann das UV-Licht nach ca. 60 - 70 Sekunden automatisch ausgeschaltet werden. Vorteilhaft ist diese Methode, weil keine Heizelemente eingebaut werden müssen und daher das Gerät etwas einfacher gebaut ist. Hinzu kommt auch, dass eine solche Vorrichtung energiesparender konzipiert ist.
Selbstverständlich können mit der Vorrichtung auch Figuren oder Objekte aus anderem Material behandelt werden. Nicht nur Figuren aus Knetmasse, sondern auch aus Ton, Erde, Gips, Wachs, Holz, Holzspäne oder sogar aus Papier, Wolle oder Filz können damit erfolgreich behandelt und verfestigt werden. Theoretisch könnte man sogar Figuren aus Schnee oder Eis damit verfestigen. Der Vorgang dauert lediglich ein paar dutzend Sekunden bis ein paar Minuten und diese Zeit reicht nicht aus, um eine Eis-Figur zu schmelzen, zumindest nicht vollständig. Insbesondere wenn man eine Figur aus Schnee oder Eis damit beschichten möchte, muss der Beschichtungs-Vorgang recht schnell vorangehen. Idealerweise wäre dabei eine Sekunde optimal. Die Beschichtung haftet leider nicht auf Eis, aber weil diese nach paar Sekunden komplett die Figur umhüllt, verhält sie sich so, als ob man die Figur mit einer Folie umwickeln würde. Somit hält die Beschichtung durch ihre Kompaktheit ganz gut auf solche Figuren. Ganz sinnvoll ist es allerdings nicht Figuren aus gefrorenem Wasser damit zu beschichten. Wenn man das gemacht hat, dann schmilzt irgendwann das Eis drin zu Wasser und verliert komplett an Konsistenz. Die Hülle wird zwar Wasserdicht sein und es fließt kein Wasser heraus, aber man muss auch bedenken, dass im Eis oder Schnee sich noch Luft befindet und der wird beim Schmelzen freigesetzt. Somit wird die Hülle im oberen Drittel des Volumens (mehr oder weniger), nur mit Luft gefüllt sein. Aber immerhin, wenn man die Figur sanft behandelt, bleibt sie erhalten.
Um die Vorrichtung zu steuern, kann man diese mit einem Touchdisplay ausstatten, durch das die Befehle eingegeben werden können. Bei einfacheren Varianten kann man ein einfaches Bedienfeld einbauen, das mit herkömmlichen Tasten ausgestattet ist. Bei etwas teuren Varianten kann man auch Funkschnittstellen (z.B. IR, WLAN, WiDi, Bluetooth, etc.) einbauen, über die, eine Steuerung durch eine Fernbedienung, einem PC, Tablett-PC, oder Smartphone möglich ist.
Auf der 1 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel dargestellt worden. Dafür wird einfach eine Druckdose / Druckzylinder (Druckbehälter) 5, ähnlich wie die Spraydosen, mit dem Fluid gefüllt und auf die Figur durch Drücken eines, Sprühventils 8 gesprüht. Bei der Verwendung von durch UV-Licht hart werdenden Harzen, müsste man danach eine UV-Lichtquelle verwenden, um die Beschichtung aushärten zu lassen. Man könnte eine kleine UV-LED- oder UV-Laserdiode 3 direkt in die 5 einbauen, die mit einem Schalter 6 und eine Energie-Quelle 7 verbunden ist und die in die Sprührichtung einen UV-Strahl abgibt. Klingt einfach, man nehme eine Spraydose und auf die Figur drauf sprühen, der Vorgang ist allerdings weit komplizierter. Man müsste auch die Umgebung und sich selbst vor Nebel, Dampf bzw. Aerosolen schützen.
Die Erfindung ist eine sinnvolle Vorrichtung, die den Kindern eine Menge Spaß bereiten kann. Sie kann nicht nur im privaten Bereich angewendet, sondern auch in soziale Einrichtungen, Kindertagestätten und Schulen eingesetzt werden. Trotz fortgeschrittenen 3D-Druckern, die heutzutage auch mit unter UV-Licht härtbaren Harze und UV-Laserprojektoren arbeiten, ist die Erfindung hier eine praktische Vorrichtung, die die Handarbeit und damit auch die Geschicklichkeit fördert.
Die Knetmassen-Figuren können hier auch von Kindern gestaltet werden und diese werden dann in dem Gerät „gehärtet“. Der Vorgang dauert sehr kurz und ist auch deutlich günstiger als andere Methoden. Natürlich ist die Vorrichtung für das Herstellen von technischen Bauteilen oder eine Anwendung im Technik-Bereich nicht optimal geeignet, aber für einfache, kleine Objekte, wie Spielfiguren (z.B. kleine Tierfiguren, oder Teile von Spielzeugen, Bausteine, etc.) sehr wohl gut geeignet. Bei dünner Beschichtung der Figur, kann man sogar die Knetmasse wieder aus Umhüllung herausschneiden, wenn einem die Figur nicht mehr gefallen sollte und Knetmasse für eine neue Figur wiederverwenden. Auch wenn, die Knetmasse längere Zeit umhüllt bleibt, wird sie nicht fester, weil kaum Luft eindringt. Die Festigkeit wird hauptsächlich durch die Umhüllung erzeugt. Die Variante mit der Spraydose ist auch dazu gedacht, größere Figuren oder Landschaften aus Knetmasse oder fast zweidimensionale Bildfiguren, die z.B. in Form von Reliefs oder Kreationen, die fast wie Bilder aus Knetmasse geformt sind, zu verfestigen
Bezugszeichenliste

1: Knetmassen-Figur
2: Drehteller
3: UV-Lichtquelle
4: Ventil (Luftventil)
5: Druckdose
6: Schalter
7: Energie-Quelle
8: Sprühventil

Claims

Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Druckbehälter oder einer Spraydose besteht, die - mit einem Fluid, das durch Licht oder UV-Licht hart wird, - einem Treibgas oder Luft unter Hochdruck, das/die den Inhalt herauspressen kann, - einem Ventil, das die Strömung des Fluides regelt, - eine intensive Lichtquelle oder UV-Lichtquelle, die gebündelt in die Sprührichtung gerichtet ist, die gleichzeitig mit dem Ventil oder durch einen separat eingebauten Schalter aktivierbar ist, - eine Energie-Quelle, die direkt in die Spraydose eingebaut ist oder in einem Gehäuse eingebaut ist, die mit der Spraydose gekoppelt ist und elektrisch mit der Lichtquelle oder UV-Lichtquelle und dem Schalter verbunden ist, ausgestattet ist.
Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Piston oder eine elastische oder dehnbare Membrane, das/die den Innenraum der Spraydose oder die Kammer dort in mindestens zwei Kammern trennt, wobei eine davon mit Treibgas oder Luft gefüllt ist oder über einem eingebauten Ventil mit Pressluft befüllbar ist, und die andere mit dem Fluid gefüllt ist, eingebaut ist.
Vorrichtung, die ein Objekt aus Knetmasse oder Modelliermasse durch Beschichten verfestigen kann, nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spraydose über eine eingebaute und verschließbare Öffnung oder Ventil nachfüllbar ist.