WO2022263391A1 - Method and system for manufacturing an actuator device for a vehicle - Google Patents

Method and system for manufacturing an actuator device for a vehicle Download PDF

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WO2022263391A1
WO2022263391A1 PCT/EP2022/066069 EP2022066069W WO2022263391A1 WO 2022263391 A1 WO2022263391 A1 WO 2022263391A1 EP 2022066069 W EP2022066069 W EP 2022066069W WO 2022263391 A1 WO2022263391 A1 WO 2022263391A1
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actuator device
functional component
vehicle
component
building
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PCT/EP2022/066069
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Inventor
Holger PESCHKE
Ludger Rake
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/40Actuators for moving a controlled member

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an actuator device for a vehicle, to a corresponding control unit, to a corresponding computer program and to a system for producing an actuator device for a vehicle.
  • components of an actuator assembly that represent an extended functionality in particular as part of a plastic injection molding process, can be inserted in the plastic injection mold, such as stamped grids and contacts, or they can be assembled later in an assembly process .
  • the present invention provides an improved method for producing an actuator device for a vehicle, an improved control unit, an improved computer program and an improved system for producing an actuator device for a vehicle according to the main claims.
  • Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
  • an actuator device for a vehicle can be produced by additive manufacturing or so-called additive manufacturing, with functional integration being able to be effected by at least partial embedding or transfer printing of functional components of the actuator device.
  • functional integration can be achieved, for example, by at least partial embedding or transfer printing or overprinting of functional parts or functional components, such as sensors, conductor tracks, plain bearings, etc., using processes from the field of additive manufacturing to be provided.
  • a functional integration of the device can be realized in particular by such at least partial embedding or transfer printing or overprinting of functional components or functional components.
  • using additive manufacturing processes or 3D printing Functions are mapped by integration in a device. In this way, functional integration in particular can become a part of additive manufacturing.
  • the production can be carried out in a single process, with functional integration being able to be achieved. Manufacturing times can thus be shortened, assembly work reduced and costs reduced by a reduced number of components.
  • a method for producing an actuator device for a vehicle includes the following steps:
  • the at least one functional component is designed to perform an operationally relevant function for the actuator device
  • the actuator device using building material by means of at least one additive manufacturing process, the at least one functional component being at least partially embedded in the building material.
  • the vehicle can be a motor vehicle, for example a land vehicle, watercraft, aircraft or spacecraft.
  • the additive manufacturing process can also be referred to as the process of so-called additive manufacturing or referred to as the 3D printing process.
  • the actuator device can also be referred to as an actuating device.
  • the actuator device can be used as a parking lock actuator for engaging and disengaging a parking position in an automatic transmission, as a so-called disconnect actuator for engaging and disengaging a clutch of an electric axle, or as a door actuator for opening and Closing a vehicle door and holding or stopping the door in a certain position.
  • the at least one functional component can be a bearing, a bearing with a bush or sliding bush, a ball bearing, a plain bearing, a cylinder pin or another component representing an axis or bearing point for a further component, a contact pin for electronic contacting of a plug, a conductor for contacting electronic or mechatronic components such as a motor or a lifting magnet, a magnet, a permanent magnet, a sensor, a sensor for position detection, a metallic or plastic insert to increase the rigidity of the actuator device, a metallic insert for electromagnetic shielding of the actuator device or another functional component.
  • the at least one functional component provided in the providing step can be designed to perform a mechanical function, an electrical function, an electronic function and additionally or alternatively a magnetic function.
  • a mechanical function an electrical function, an electronic function and additionally or alternatively a magnetic function.
  • a construction material can also be used that has at least one material and optionally also at least one filler to increase the rigidity.
  • the at least one material can be polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), acrylonitrile styrene acrylate copolymer (ASA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polyetheretherketone (PEEK), polypropylene (PP ), high-impact polystyrene (HIPS) and additionally or alternatively at least one other printable plastic.
  • the at least one filler can be in the form of glass fibers, continuous fibers or spheres.
  • the step of building can be carried out by means of at least one additive manufacturing process comprising free-jet binder deposition, material deposition with directed energy input, material extrusion, free-jet material deposition, powder bed-based melting, layer lamination and, additionally or alternatively, bath-based photopolymerization.
  • additive manufacturing process comprising free-jet binder deposition, material deposition with directed energy input, material extrusion, free-jet material deposition, powder bed-based melting, layer lamination and, additionally or alternatively, bath-based photopolymerization.
  • the at least one functional component can be provided on a component platform.
  • the component platform can be moved along at least one axis of movement and additionally or alternatively around at least one axis of rotation.
  • the method can have a step of processing the at least one functional component.
  • the machining step can be carried out before or after the building step.
  • a functional component with a magnetic function for the actuator device can be magnetized.
  • a control unit is also presented, which is set up to execute and/or control the steps of an embodiment of the method presented here in corresponding units.
  • a control unit can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals as a function thereof.
  • the control unit can have one or more suitable interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the device are implemented. The interfaces can also be separate integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to their software modules.
  • a computer program is also presented, which is set up to execute and/or control the steps of an embodiment of a method presented here.
  • a computer program product with program code is also advantageous, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described herein if the program is on a Computer, a controller or a device is running.
  • a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • a system for producing an actuator device for a vehicle comprises the following features: an embodiment of the control unit mentioned herein; a supply unit for supplying the at least one functional component for the actuator device; and an assembly unit for assembling the actuator device using the assembly material by means of the at least one additive manufacturing process, wherein the control device for controlling the delivery unit and the assembly unit is connected to the delivery unit and the assembly unit in a manner capable of transmitting signals.
  • control device in connection with the system, an embodiment of the control device mentioned herein can advantageously be employed or used to control the supply unit and the assembly unit in order to produce the actuator device.
  • the system can have a component platform for carrying the at least one functional component.
  • the component platform can be arranged to be movable along at least one axis of movement and additionally or alternatively about at least one axis of rotation.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of an actuator before device for a vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system for producing an actuator device for a vehicle
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing an actuator device for a vehicle
  • Fig. 4 is a schematic representation of a portion of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • 8 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a partial section of an embodiment example of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a partial section of an embodiment example of an actuator device for a vehicle.
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an actuator device 100 for a vehicle X.
  • the actuator device 100 is shown arranged in the vehicle X in the representation of FIG. 1 .
  • the actuator device 100 or actuating device is designed as a parking lock actuator, as a so-called disconnect actuator, as a door actuator or as another actuator of the vehicle X, merely by way of example.
  • the actuator device 100 is manufactured using the system of FIG. 2 or a similar system and/or by performing the method of FIG. 3 or a similar method.
  • the actuator device 100 includes a housing 110 or the like made of a structural material 112 and at least one functional component 120, 122, 124.
  • the actuator device 100 is constructed using a structural material by means of at least one additive manufacturing process.
  • the housing 110 is just one example of a component constructed from the construction material 112 using at least one additive manufacturing process, with other examples including a cover, a slide, a lid, a gear, and/or the like.
  • the at least one functional component 120, 122, 124 is at least partially or at least partially embedded in the structural material 112 or at least partially integrated into it.
  • the at least one functional component 120, 122, 124 is designed to perform an operationally relevant function for actuator device 100.
  • the at least one functional component 120, 122, 124 is designed, for example, to perform a mechanical function, an electrical function, an electronic function and/or a magnetic function. Examples of functional components 120, 122, 124 will be discussed in more detail below, in particular with reference to the figures described below.
  • actuator device 100 comprises only one functional component 120.
  • actuator device 100 optionally comprises a further functional component 122 and/or an additional functional component 124.
  • Functional component 120 and further functional component 122 are partially in embedded in the construction material 112 and the additional functional component 10420 is completely embedded in the construction material 112 .
  • actuator device 100 includes a large number of functional components 120, 122, 124, in particular more than three functional components.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system 200 for producing an actuator device for a vehicle.
  • the actuator device of FIG. 1 or one of the figures described below or a similar actuator device can be produced.
  • the method of fabrication of FIG. 3 or a similar method may be performed in conjunction with or using the system 200 .
  • the system 200 includes a provision unit 202, a structural unit 204 and a control unit 230 with a first control device 232 and a second control device 234.
  • the control unit 230 is set up to carry out the steps of the method from FIG. 3 or a similar method and/or or to control it, at least by means of the control devices 232 and 234.
  • the control unit 230 for controlling the supply unit 202 and the structure unit 204 is connected to the supply unit 202 and the structure unit 204 in a manner capable of transmitting signals.
  • a first control device 232 is designed to control the supply unit 202 .
  • the provision unit 202 is designed to provide the at least one functional component for the actuator device.
  • a second control device 234 is designed to control the structural unit 204 .
  • the assembly unit 204 is designed to build the actuator device using the assembly material by means of the at least one additive manufacturing process.
  • the system 200 also includes a component platform 206 for carrying the at least one functional component.
  • the component platform 206 is arranged or mounted such that it can move along at least one axis of movement and/or about at least one axis of rotation.
  • a movement of the component platform 206 can be controlled by the control unit 230, in particular the second control device 234.
  • the control unit 230, in particular the second control device 234 is connected to the component platform 206 in a manner capable of transmitting signals.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for producing an actuator device for a vehicle.
  • the method 300 of manufacturing is executable using the system of FIG. 2 or a similar system.
  • the actuator device from FIG. 1 or one of the figures described below or a similar actuator device can be manufactured.
  • the method 300 for manufacturing comprises a step 310 of providing and a step 320 of building.
  • step 310 of providing at least one functional component for the actuator device is provided.
  • the at least one functional component is designed to perform an operationally relevant function for the actuator device.
  • step 320 of building the actuator device is built using building material by means of at least one additive manufacturing process. In this case, the at least one functional component is at least partially embedded in the construction material.
  • the method 300 of manufacturing also includes a step 330 of processing.
  • step 330 of processing the at least one functional component is processed.
  • a magnetizable material can be magnetized here.
  • the step 330 of processing is carried out before or after the step 320 of building.
  • step 310 of providing the at least one functional component is provided on a component platform, and in step 320 of building, the component platform is moved along at least one axis of movement and/or about at least one axis of rotation.
  • the parts of the actuator device that are additively manufactured from the construction material can be realized in an advantageous manner, for example housing components, covers, etc., with the component platform being moved, pivoted and/or rotated.
  • a building material which has at least one material or component material and optionally additionally at least one filler to increase the rigidity.
  • the at least one material comprises polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), acrylonitrile styrene acrylate copolymer (ASA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polyether ether ketone (PEEK), Polypropylene (PP), high-impact polystyrene (HIPS) and/or at least one other printable plastic.
  • the at least one filling material is in the form of glass fibers, continuous fibers or spheres.
  • the at least one filler is used to increase the rigidity of the actuator device.
  • the building step 320 is performed using at least one additive manufacturing process including free jet binder deposition, directed energy deposition material deposition, material extrusion, free jet material deposition, powder bed based melting, layer lamination, and/or bath based photopolymerization.
  • the additive manufacturing process includes material extrusion by filament, Fused Deposition Modeling (FDM), or by granulate, Arburg Plastic Free Forming (AKF), powder bed fusion by laser, selective laser sintering (SLS), or by binder and energy, HP Multi Jet Fusion (MJF), photopolymerization by laser, stereolithography (SLA), by UV projector, digital light processing (DLP), by UV projector and oxygen, continuous liquid interface production (CLIP), material jetting by UV lamp, poly Jet modeling (PJM) and/or other additive manufacturing processes.
  • FDM Fused Deposition Modeling
  • AMF Arburg Plastic Free Forming
  • SLS selective laser sintering
  • MJF HP Multi Jet Fusion
  • SLA stereolithography
  • DLP digital light processing
  • CLIP continuous liquid interface production
  • JM poly Jet modeling
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • the representation of Fig. 4 shows a functional component 120 embodied as a sensor, a further functional component 122 embodied as a conductor track for the sensor, and a section of a housing, a cover or the like as a printed component made of structural material 112 of actuator device 100 .
  • the sensor or the functional component 120 can, for. B. for position detection of parts or components in the actuator device 100 Vorrich serve.
  • the functional component 120 can be completely or only partially embedded or overprinted in the construction material 112 .
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • 5 shows a functional component 120 embodied as a magnet, here a permanent magnet, and a partial section of a gear wheel or slide as a printed component made of the structural material 112 of the actuator device 100 .
  • the magnet or the functional component 120 can, for. B. for position detection of the parts or components of the actuator device 100 Vorrich serve.
  • the functional component 120 in this case the permanent magnet, can be fully or partially overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112.
  • Such a component can carry out translational or rotational movements for position detection by means of permanent magnets.
  • Versions of a material for the magnet include hard magnetic materials, plastic-bonded magnets or the like.
  • the magnetic field can be applied in advance as well as afterwards or before or after the additive manufacturing process.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • actuator device 100 has a functional component 120 designed as a bush, sliding bush, bearing bush or the like and a section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like as a printed component made from the structural material 112 shown.
  • a bush, sliding bush, bearing bush can be implemented in di verse designs and geometries.
  • the functional component 120 in FIG. 6 is an overprinted or overprinted bushing.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. More precisely, the actuator device corresponds to 100 7 of the actuator device from FIG. 6, with the exception that the functional component 120, here the socket, is embedded more in the structural material 112 than in FIG or Longitudinal direction Rich to realize the socket.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • Actuator device 100 is shown in Fig. 8 as a functional component 120 designed as a pin, cylindrical pin, hollow pin, tapered pin or the like to implement a bearing point and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like a printed component made from the build material 112 is shown.
  • the functional component 120 or the pin is overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112 except for an area 821 for the storage and/or fixing of further components.
  • the pin or the functional component 120 is here mounted on one side.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. More precisely, the actuator device 100 in FIG. 9 corresponds to the actuator device from FIG. 8 with the exception that the pin or the functional component 120 is mounted on two sides, with an area 821 for mounting and/or fixing further components also being exposed .
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • a functional component 120 embodied as a bearing, ball bearing, spherical bearing, roller bearing or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a cover or the like are shown as a printed component of the actuator device 100 in the illustration in FIG. 10 of construction material 112 is shown.
  • the bearing or functional component 120 is embedded or overprinted in the structural material 112 here in such a way that z-fixing or fixing in the z-direction or longitudinal extension direction of the bearing is realized.
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • an additional functional component 124 designed as an insert for EMC protection or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like are shown as a printed component of the actuator device 100 Construction material 112 shown.
  • the insert or the functional component 124 can be completely or partially overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112 .
  • a material for the EMV insert can be metal as a plate, mesh, mat or the like.
  • EMC protection for a printed circuit board 1140 (PCB, printed circuit board) or another electronic component can thus be implemented.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • actuator device 100 shows an additional functional component 124 designed as an insert for local increase in rigidity and strength or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a cover or the like as a printed component of construction material 112 is shown.
  • the insert or the functional component 124 can be completely or partially embedded in the structural material 112 or be overprinted or overprinted.
  • a material for the insert includes, for example, metal in the form of a plate, net, mat or the like, plastic with a higher modulus of elasticity and a higher configuration in terms of rigidity, etc.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • a functional component 120 embodied as electrical connections, contacts, contact pins or contact pins or the like and a section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like are printed as a printed part of the actuator device 100 in the illustration in FIG Component made from build material 112 is shown.
  • the electrical connections or the functional component 120 is used here to implement vehicle contacting or a vehicle plug or to establish an electrical connection with a device in the vehicle.
  • the electrical connections or contacts or contact pins can be continuous or also end in the actuator device 100 or the printed component of the actuator device 100 on a conductor track, have direct contact with a printed circuit board, contact with a conductor track, too a mechatronic component or the like.
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein.
  • 14 shows a functional component 120 embodied as electrical connections, contacts, contact pins or contact pins, plugs or the like, an additional functional component 124 embodied as a conductor track and a section of a housing, a cover , a slider, a lid or the like is shown as a printed component made of the building material 112.
  • the electrical connections or the functional component 120 serves to contact a mechatronic component, such as an electric motor, a DC motor, a magnet, a cable, a coil, etc.
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle.
  • the actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. In the representation of FIG.
  • actuator device 100 includes an additional functional component 124 embodied as an electrical line, a conductor track, a cable or the like, and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like a printed component made from the build material 112 is shown.
  • a conductor track can be designed, for example, as a pressed lead frame, cable or the like.
  • the conductor track or the cable or the additional functional component 124 can be fully or partially embedded or overprinted or overprinted in the structural material 112, have direct contact with a printed circuit board and/or with a mechatronic component.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.

Abstract

A method for manufacturing an actuator device (100) for a vehicle (X) comprises a step of providing at least one functional component (120, 122, 124) for the actuator device (100). The at least one functional component (120, 122, 124) is configured to execute an operation-relevant function for the actuator device (100). Said method also comprises a step of making, by means of at least one additive manufacturing process, the actuator device (100) using constitutional material (112). In said at least one additive manufacturing process, the at least one functional component (120, 122, 124) is embedded at least in part in the constitutional material (112).

Description

Verfahren und System zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug Method and system for manufacturing an actuator device for a vehicle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Aktor- Vorrichtung für ein Fahrzeug, auf ein entsprechendes Steuergerät, auf ein entspre chendes Computerprogramm und auf ein System zum Herstellen einer Aktor-Vorrich tung für ein Fahrzeug. The present invention relates to a method for producing an actuator device for a vehicle, to a corresponding control unit, to a corresponding computer program and to a system for producing an actuator device for a vehicle.
Herkömmlicherweise können Bauteile einer Aktor-Baugruppe, die eine erweiterte Funktionalität darstellen, insbesondere im Rahmen eines Ku nststoff-S pritzg ussver- fahrens im Kunststoff-Spritzgusswerkzeug eingelegt umspritzt werden, wie beispiels weise Stanzgitter und Kontaktierung, oder nachträglich in einem Montagevorgang as- sembliert werden. Conventionally, components of an actuator assembly that represent an extended functionality, in particular as part of a plastic injection molding process, can be inserted in the plastic injection mold, such as stamped grids and contacts, or they can be assembled later in an assembly process .
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug, ein verbessertes Steuerge rät, ein verbessertes Com puterprogram m und ein verbessertes System zum Herstel len einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteil hafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgen den Beschreibung. Against this background, the present invention provides an improved method for producing an actuator device for a vehicle, an improved control unit, an improved computer program and an improved system for producing an actuator device for a vehicle according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Aktor-Vorrichtung für ein Fahr zeug durch additive Fertigung oder sogenanntes Additive Manufacturing hergestellt werden, wobei eine Funktionsintegration durch zumindest partielles Einbetten oder Umdrucken von Funktionsbauteilen der Aktor-Vorrichtung bewirkt werden kann. An ders ausgedrückt kann zur Herstellung einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug bei spielsweise eine Funktionsintegration durch mindestens partielles Einbetten oder auch Umdrucken oder Überdrucken von Funktionsbauteilen oder Funktionskompo nenten, wie beispielsweise Sensoren, Leiterbahnen, Gleitlagern etc., mittels Prozes sen aus dem Bereich Additive Manufacturing bereitgestellt werden. Es kann mit an deren Worten insbesondere durch ein solches mindestens partielles Einbetten oder auch Umdrucken oder Überdrucken von Funktionsbauteilen oder Funktionskompo nenten eine funktionale Integration die Vorrichtung realisiert werden. Somit können beispielsweise mittels Prozessen des Additive Manufacturing oder auch 3D-Druckens Funktionen durch Integration in einer Vorrichtung abgebildet werden. Somit kann ins besondere eine Funktionsintegration ein Bestandteil in der additiven Fertigung wer den. According to embodiments, in particular an actuator device for a vehicle can be produced by additive manufacturing or so-called additive manufacturing, with functional integration being able to be effected by at least partial embedding or transfer printing of functional components of the actuator device. In other words, to produce an actuator device for a vehicle, functional integration can be achieved, for example, by at least partial embedding or transfer printing or overprinting of functional parts or functional components, such as sensors, conductor tracks, plain bearings, etc., using processes from the field of additive manufacturing to be provided. In other words, a functional integration of the device can be realized in particular by such at least partial embedding or transfer printing or overprinting of functional components or functional components. Thus, for example, using additive manufacturing processes or 3D printing Functions are mapped by integration in a device. In this way, functional integration in particular can become a part of additive manufacturing.
Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere die Herstellung in einem einzigen Prozess durchgeführt werden, wobei eine Funktionsintegration er reicht werden kann. Somit können Herstellungszeiten verkürzt, ein Montageaufwand reduziert und Kosten durch eine verringerte Anzahl von Bauteilen gesenkt werden.Advantageously, according to embodiments, in particular the production can be carried out in a single process, with functional integration being able to be achieved. Manufacturing times can thus be shortened, assembly work reduced and costs reduced by a reduced number of components.
Es können auch eine genaue Positionierung und dadurch minimierte Toleranzprob leme sowie verkürzte Toleranzketten und somit toleranzoptimierte und funktionsopti mierte, beispielsweise reibungsoptimierte Bereiche und Bauteile realisiert werden. Ferner können beispielsweise Folgeprozesse in der Entwicklung verringert werden. Es ergeben sich zudem weniger Fehler und folglich eine verbesserte Qualität sowie eine Risikoreduzierung. Auch können vorteilhafterweise eine Gestaltungsfreiheit oder auch Designfreiheit, eine Individualisierung oder Individualisierbarkeit von Vorrichtun gen und eine Nachhaltigkeit verbessert werden. Somit können bei der Herstellung eine hohe Flexibilität durch werkzeugfreie Anpassung und dadurch schnelle Ände rungen ermöglicht werden. Precise positioning and thus minimized tolerance problems and shortened tolerance chains and thus tolerance-optimized and function-optimized, for example friction-optimized, areas and components can also be implemented. Furthermore, subsequent processes in development can be reduced, for example. There are also fewer errors and consequently improved quality and risk reduction. Freedom of design or design freedom, individualization or individualization of devices and sustainability can also advantageously be improved. This means that a high level of flexibility can be achieved during manufacture thanks to tool-free adaptation and, as a result, rapid changes.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug umfasst fol gende Schritte: A method for producing an actuator device for a vehicle includes the following steps:
Bereitstellen zumindest eines Funktionsbauteils für die Aktor-Vorrichtung, wobei das zumindest eine Funktionsbauteil ausgebildet ist, um eine betriebsrelevante Funktion für die Aktor-Vorrichtung auszuführen; und providing at least one functional component for the actuator device, wherein the at least one functional component is designed to perform an operationally relevant function for the actuator device; and
Aufbauen der Aktor-Vorrichtung unter Verwendung von Aufbaumaterial mittels min destens eines additiven Fertigungsprozesses, wobei das zumindest eine Funktions bauteil zumindest teilweise in dem Aufbaumaterial eingebettet wird. Building the actuator device using building material by means of at least one additive manufacturing process, the at least one functional component being at least partially embedded in the building material.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln, beispielsweise um ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug oder Raumfahrzeug. Der additive Ferti gungsprozess kann auch als Prozess des sogenannten Additive Manufacturing oder als 3D-Druck-Prozess bezeichnet werden. Die Aktor-Vorrichtung kann auch als eine Betätigungsvorrichtung bezeichnet werden. Beispielsweise kann die Aktor-Vorrich tung als ein Parksperren-Aktor zum Ein- und Auslegen einer Parkposition in einem Automatikgetriebe, als ein sogenannter Disconnect-Aktor zum Ein- und Auslegen ei ner Kupplung einer E -Achse oder als ein Tür-Aktor zum Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür sowie Halten oder Stoppen der Tür in einer bestimmten Position ausge führt sein. Das zumindest eine Funktionsbauteil kann ein Lager, ein Lager mit Buchse oder Gleitbuchse, ein Kugellager, ein Gleitlager, ein Zylinderstift oder ein an deres eine Achse oder Lagerstelle repräsentierendes Bauteil für eine weitere Kompo nente, ein Kontaktpin zur elektronischen Kontaktierung eines Steckers, eine Leiter bahnen zur Kontaktierung von elektronischen oder mechatronischen Komponenten wie zum Beispiel einen Motor oder einen Hubmagneten, ein Magnet, ein Permanent magnet, ein Sensor, ein Sensor zur Positionserfassung, ein metallischer oder aus Kunststoff gefertigter Einleger zur Erhöhung der Steifigkeit der Aktor-Vorrichtung, ein metallischer Einleger zur elektromagnetischen Abschirmung der Aktor-Vorrichtung oder ein anderes Funktionsbauteil sein. The vehicle can be a motor vehicle, for example a land vehicle, watercraft, aircraft or spacecraft. The additive manufacturing process can also be referred to as the process of so-called additive manufacturing or referred to as the 3D printing process. The actuator device can also be referred to as an actuating device. For example, the actuator device can be used as a parking lock actuator for engaging and disengaging a parking position in an automatic transmission, as a so-called disconnect actuator for engaging and disengaging a clutch of an electric axle, or as a door actuator for opening and Closing a vehicle door and holding or stopping the door in a certain position. The at least one functional component can be a bearing, a bearing with a bush or sliding bush, a ball bearing, a plain bearing, a cylinder pin or another component representing an axis or bearing point for a further component, a contact pin for electronic contacting of a plug, a conductor for contacting electronic or mechatronic components such as a motor or a lifting magnet, a magnet, a permanent magnet, a sensor, a sensor for position detection, a metallic or plastic insert to increase the rigidity of the actuator device, a metallic insert for electromagnetic shielding of the actuator device or another functional component.
Gemäß einer Ausführungsform kann das zumindest eine im Schritt des Bereitstellens bereitgestellte Funktionsbauteil ausgebildet sein, um eine mechanische Funktion, eine elektrische Funktion, eine elektronische Funktion und zusätzlich oder alternativ eine magnetische Funktion auszuführen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache, präzise, vielfältige und bei Bedarf umfangreiche Integra tion von Funktionen in die Aktor-Vorrichtung im Zuge des additiven Fertigungspro zesses vorgenommen werden kann. According to one embodiment, the at least one functional component provided in the providing step can be designed to perform a mechanical function, an electrical function, an electronic function and additionally or alternatively a magnetic function. Such an embodiment offers the advantage that a simple, precise, diverse and, if required, extensive integration of functions into the actuator device can be undertaken in the course of the additive manufacturing process.
Auch kann im Schritt des Aufbauens ein Aufbaumaterial verwendet werden, das zu mindest einen Werkstoff und optional zusätzlich zumindest einen Füllstoff zur Erhö hung der Steifigkeit aufweist. Der zumindest eine Werkstoff kann Polylactid (PLA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymer (ASA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polypropylen (PP), hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) und zusätzlich oder alternativ zumindest einen weiteren druckbaren Kunststoff aufweisen. Der zumindest eine Füll stoff kann in Form von Glasfasern, Endlosfasern oder Kugeln vorliegen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass je nach konkreten Einsatzanforderungen der Aktor-Vorrichtung das Herstellungsverfahren in geeigneter Weise einfach und fle xibel eingestellt werden kann. In the construction step, a construction material can also be used that has at least one material and optionally also at least one filler to increase the rigidity. The at least one material can be polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), acrylonitrile styrene acrylate copolymer (ASA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polyetheretherketone (PEEK), polypropylene (PP ), high-impact polystyrene (HIPS) and additionally or alternatively at least one other printable plastic. The at least one filler can be in the form of glass fibers, continuous fibers or spheres. Such Embodiment offers the advantage that, depending on the specific application requirements of the actuator device, the manufacturing process can be adjusted easily and flexibly in a suitable manner.
Ferner kann der Schritt des Aufbauens mittels mindestens eines additiven Ferti gungsprozesses ausgeführt werden, der einen Freistrahl-Bindemittelauftrag, einen Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, eine Materialextrusion, einen Freistrahl-Materialauftrag, pulverbettbasiertes Schmelzen, eine Schichtlaminierung und zusätzlich oder alternativ badbasierte Photopolymerisation umfasst. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass gut etablierte Prozesse aus dem Bereich der additiven Fertigung eingesetzt werden können. Furthermore, the step of building can be carried out by means of at least one additive manufacturing process comprising free-jet binder deposition, material deposition with directed energy input, material extrusion, free-jet material deposition, powder bed-based melting, layer lamination and, additionally or alternatively, bath-based photopolymerization. Such an embodiment offers the advantage that well-established processes from the field of additive manufacturing can be used.
Zudem kann im Schritt des Bereitstellens das zumindest eine Funktionsbauteil auf ei ner Bauteilplattform bereitgestellt werden. Dabei kann im Schritt des Aufbauens die Bauteilplattform entlang zumindest einer Bewegungsachse und zusätzlich oder alter nativ um zumindest eine Drehachse bewegt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch eine aufwendige Vorrichtungsgeometrie, ein Gehäuse, eine Abdeckung oder andere ähnliche Abschnitte der Aktor-Vorrichtung auf einfache Weise gefertigt werden kann. In addition, in the providing step, the at least one functional component can be provided on a component platform. In this case, in the assembly step, the component platform can be moved along at least one axis of movement and additionally or alternatively around at least one axis of rotation. Such an embodiment offers the advantage that complex device geometry, a housing, a cover or other similar sections of the actuator device can also be manufactured in a simple manner.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Bearbeitens des zumindest einen Funktionsbauteils aufweisen. Hierbei kann der Schritt des Bear beitens vor oder nach dem Schritt des Aufbauens durchgeführt werden. Beispiels weise kann im Schritt des Bearbeitens ein Funktionsbauteil mit magnetischer Funk tion für die Aktor-Vorrichtung magnetisiert werden. Eine solche Ausführungsform bie tet den Vorteil, dass auch komplexere Ausführungen von Aktor-Vorrichtungen durch einen einfachen Fertigungsablauf hergestellt werden können. According to one embodiment, the method can have a step of processing the at least one functional component. In this case, the machining step can be carried out before or after the building step. For example, in the processing step, a functional component with a magnetic function for the actuator device can be magnetized. Such an embodiment offers the advantage that more complex configurations of actuator devices can also be produced using a simple production process.
Es wird auch ein Steuergerät vorgestellt, das eingerichtet ist, um die Schritte einer Ausführungsform des hierin vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern. Ein Steuergerät kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispiels weise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnitt stellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben an deren Softwaremodulen vorhanden sind. A control unit is also presented, which is set up to execute and/or control the steps of an embodiment of the method presented here in corresponding units. A control unit can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals as a function thereof. The control unit can have one or more suitable interfaces, which can be designed in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which the functions of the device are implemented. The interfaces can also be separate integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to their software modules.
Es wird ferner ein Computerprogramm vorgestellt, das dazu eingerichtet ist, die Schritte einer Ausführungsform eines hier vorgestellten Verfahrens auszuführen und/oder anzusteuern. A computer program is also presented, which is set up to execute and/or control the steps of an embodiment of a method presented here.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf ei nem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplatten speicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen ver wendet wird, wenn das Programm auf einem Computer, einem Steuergerät oder ei ner Vorrichtung ausgeführt wird. A computer program product with program code is also advantageous, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described herein if the program is on a Computer, a controller or a device is running.
Ein System zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug umfasst fol gende Merkmale: eine Ausführungsform des hierin genannten Steuergerätes; eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen des zumindest einen Funktionsbauteils für die Aktor-Vorrichtung; und eine Aufbaueinheit zum Aufbauen der Aktor-Vorrichtung unter Verwendung des Auf baumaterials mittels des mindestens einen additiven Fertigungsprozesses, wobei das Steuergerät zum Ansteuern der Bereitstellungseinheit und der Aufbauein heit signalübertragungsfähig mit der Bereitstellungseinheit und der Aufbaueinheit ver bunden ist. A system for producing an actuator device for a vehicle comprises the following features: an embodiment of the control unit mentioned herein; a supply unit for supplying the at least one functional component for the actuator device; and an assembly unit for assembling the actuator device using the assembly material by means of the at least one additive manufacturing process, wherein the control device for controlling the delivery unit and the assembly unit is connected to the delivery unit and the assembly unit in a manner capable of transmitting signals.
In Verbindung mit dem System kann eine Ausführungsform des hierin genannten Steuergerätes vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um die Bereitstellungs einheit und die Aufbaueinheit anzusteuern, um die Aktor-Vorrichtung herzustellen. In connection with the system, an embodiment of the control device mentioned herein can advantageously be employed or used to control the supply unit and the assembly unit in order to produce the actuator device.
Gemäß einer Ausführungsform kann das System eine Bauteilplattform zum Tragen des zumindest einen Funktionsbauteils aufweisen. Hierbei kann die Bauteilplattform entlang zumindest einer Bewegungsachse und zusätzlich oder alternativ um zumin dest eine Drehachse bewegbar angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch eine aufwendige Vorrichtungsgeometrie einfach und präzise realisiert werden kann. According to one embodiment, the system can have a component platform for carrying the at least one functional component. In this case, the component platform can be arranged to be movable along at least one axis of movement and additionally or alternatively about at least one axis of rotation. Such an embodiment offers the advantage that even a complex device geometry can be implemented simply and precisely.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail by way of example with reference to the attached drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktor-Vor richtung für ein Fahrzeug; Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of an actuator before device for a vehicle;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system for producing an actuator device for a vehicle; FIG.
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Her stellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 3 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for producing an actuator device for a vehicle;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; Fig. 4 is a schematic representation of a portion of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 5 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 6 shows a schematic illustration of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 7 shows a schematic illustration of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle; 8 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungsbei spiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 9 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; 10 shows a schematic representation of a partial section of an embodiment example of an actuator device for a vehicle;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; FIG. 11 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle; FIG.
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; FIG. 12 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle; FIG.
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; FIG. 13 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle; FIG.
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug; und 14 shows a schematic representation of a partial section of an embodiment example of an actuator device for a vehicle; and
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug. FIG. 15 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device for a vehicle.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aktor- Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug X. Bei dem Fahrzeug X Kraftfahrzeug, beispiels weise ein Landfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen oder dergleichen. Die Aktor-Vorrichtung 100 ist in der Darstellung von Fig. 1 in dem Fahrzeug X ange ordnet gezeigt. Die Aktor-Vorrichtung 100 bzw. Betätigungsvorrichtung ist lediglich beispielhaft als ein Parksperren-Aktor, als ein sogenannter Disconnect-Aktor, als ein Tür-Aktor oder als ein anderer Aktor des Fahrzeugs X ausgeführt. Die Aktor-Vorrich tung 100 ist mittels des Systems aus Fig. 2 oder eines ähnlichen Systems und/oder durch Ausführen des Verfahrens aus Fig. 3 oder eines ähnlichen Verfahrens herge stellt. Die Aktor-Vorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 110 oder dergleichen aus einem Aufbaumaterial 112 und zumindest ein Funktionsbauteil 120, 122, 124. die Aktor-Vor richtung 100 ist unter Verwendung eines Aufbaumaterials mittels mindestens eines additiven Fertigungsprozesses aufgebaut. Das Gehäuse 110 ist lediglich ein Beispiel für ein aus dem Aufbaumaterial 112 mittels mindestens eines additiven Fertigungs prozesses aufgebautes Bauteil, wobei andere Beispiele eine Abdeckung, ein Schie ber, ein Deckel, ein Zahnrad und/oder dergleichen umfassen. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an actuator device 100 for a vehicle X. In the vehicle X motor vehicle, example, a land vehicle, in particular a passenger car or the like. The actuator device 100 is shown arranged in the vehicle X in the representation of FIG. 1 . The actuator device 100 or actuating device is designed as a parking lock actuator, as a so-called disconnect actuator, as a door actuator or as another actuator of the vehicle X, merely by way of example. The actuator device 100 is manufactured using the system of FIG. 2 or a similar system and/or by performing the method of FIG. 3 or a similar method. The actuator device 100 includes a housing 110 or the like made of a structural material 112 and at least one functional component 120, 122, 124. The actuator device 100 is constructed using a structural material by means of at least one additive manufacturing process. The housing 110 is just one example of a component constructed from the construction material 112 using at least one additive manufacturing process, with other examples including a cover, a slide, a lid, a gear, and/or the like.
Das zumindest eine Funktionsbauteil 120, 122, 124 ist mindestens teilweise bzw. mindestens partiell in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet bzw. mindestens teilweise in dasselbe integriert. Das zumindest eine Funktionsbauteil 120, 122, 124 ist ausge bildet, um eine betriebsrelevante Funktion für die Aktor-Vorrichtung 100 auszuführen. Das zumindest eine Funktionsbauteil 120, 122, 124 ist beispielsweise ausgebildet, um eine mechanische Funktion, eine elektrische Funktion, eine elektronische Funk tion und/oder eine magnetische Funktion auszuführen. Auf Beispiele für Funktions bauteile 120, 122, 124 wird nachfolgend noch detaillierter eingegangen, insbeson dere unter Bezugnahme auf nachfolgend beschriebene Figuren. The at least one functional component 120, 122, 124 is at least partially or at least partially embedded in the structural material 112 or at least partially integrated into it. The at least one functional component 120, 122, 124 is designed to perform an operationally relevant function for actuator device 100. The at least one functional component 120, 122, 124 is designed, for example, to perform a mechanical function, an electrical function, an electronic function and/or a magnetic function. Examples of functional components 120, 122, 124 will be discussed in more detail below, in particular with reference to the figures described below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Aktor-Vorrichtung 100 lediglich ein Funktionsbauteil 120. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Aktor- Vorrichtung 100 optional ein weiteres Funktionsbauteil 122 und/oder ein zusätzliches Funktionsbauteil 124. Lediglich beispielhaft sind das Funktionsbauteil 120 und das weitere Funktionsbauteil 122 teilweise in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet und ist das zusätzliche Funktionsbauteil 10420 vollständig in dem Aufbaumaterial 112 ein gebettet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Aktor-Vorrich tung 100 eine Vielzahl von Funktionsbauteilen 120, 122, 124, insbesondere auch mehr als drei Funktionsbauteile. According to one exemplary embodiment, actuator device 100 comprises only one functional component 120. According to another exemplary embodiment, actuator device 100 optionally comprises a further functional component 122 and/or an additional functional component 124. Functional component 120 and further functional component 122 are partially in embedded in the construction material 112 and the additional functional component 10420 is completely embedded in the construction material 112 . According to a further exemplary embodiment, actuator device 100 includes a large number of functional components 120, 122, 124, in particular more than three functional components.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sys tems 200 zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug. Unter Verwen dung des Systems 200 ist die Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer der nachfol gend beschriebenen Figuren oder eine ähnliche Aktor-Vorrichtung herstellbar. Auch ist das Verfahren zum Herstellen aus Fig. 3 oder ein ähnliches Verfahren in Verbin dung mit bzw. unter Verwendung des Systems 200 ausführbar. FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system 200 for producing an actuator device for a vehicle. Using system 200, the actuator device of FIG. 1 or one of the figures described below or a similar actuator device can be produced. Also For example, the method of fabrication of FIG. 3 or a similar method may be performed in conjunction with or using the system 200 .
Das System 200 umfasst eine Bereitstellungseinheit 202, eine Aufbaueinheit 204 und ein Steuergerät 230 mit einer ersten Ansteuereinrichtung 232 und einer zweiten An steuereinrichtung 234. Das Steuergerät 230 ist eingerichtet, um die Schritte des Ver fahrens aus Fig. 3 oder eines ähnlichen Verfahrens auszuführen und/oder anzusteu ern, zumindest mittels der Ansteuereinrichtungen 232 und 234. Dazu ist das Steuer gerät 230 zum Ansteuern der Bereitstellungseinheit 202 und der Aufbaueinheit 204 signalübertragungsfähig mit der Bereitstellungseinheit 202 und der Aufbaueinheit 204 verbunden. Eine erste Ansteuereinrichtung 232 ist ausgebildet, um die Bereitstel lungseinheit 202 anzusteuern. Die Bereitstellungseinheit 202 ist ausgebildet, um das zumindest eine Funktionsbauteil für die Aktor-Vorrichtung bereitzustellen. Eine zweite Ansteuereinrichtung 234 ist ausgebildet, um die Aufbaueinheit 204 anzusteuern. Die Aufbaueinheit 204 ist ausgebildet, um die Aktor-Vorrichtung unter Verwendung des Aufbaumaterials mittels des mindestens einen additiven Fertigungsprozesses aufzu bauen. The system 200 includes a provision unit 202, a structural unit 204 and a control unit 230 with a first control device 232 and a second control device 234. The control unit 230 is set up to carry out the steps of the method from FIG. 3 or a similar method and/or or to control it, at least by means of the control devices 232 and 234. For this purpose, the control unit 230 for controlling the supply unit 202 and the structure unit 204 is connected to the supply unit 202 and the structure unit 204 in a manner capable of transmitting signals. A first control device 232 is designed to control the supply unit 202 . The provision unit 202 is designed to provide the at least one functional component for the actuator device. A second control device 234 is designed to control the structural unit 204 . The assembly unit 204 is designed to build the actuator device using the assembly material by means of the at least one additive manufacturing process.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das System 200 auch eine Bauteilplatt form 206 zum Tragen des zumindest einen Funktionsbauteils. Die Bauteilplatt form 206 ist entlang zumindest einer Bewegungsachse und/oder um zumindest eine Drehachse bewegbar angeordnet bzw. gelagert. Eine Bewegung der Bauteilplatt form 206 ist durch das Steuergerät 230, insbesondere die zweite Ansteuereinrich tung 234, steuerbar. Dazu ist das Steuergerät 230, insbesondere die zweite Ansteu ereinrichtung 234, signalübertragungsfähig mit der Bauteilplattform 206 verbunden. According to one embodiment, the system 200 also includes a component platform 206 for carrying the at least one functional component. The component platform 206 is arranged or mounted such that it can move along at least one axis of movement and/or about at least one axis of rotation. A movement of the component platform 206 can be controlled by the control unit 230, in particular the second control device 234. For this purpose, the control unit 230, in particular the second control device 234, is connected to the component platform 206 in a manner capable of transmitting signals.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung für ein Fahrzeug. Das Verfahren 300 zum Herstellen ist unter Verwendung des Systems aus Fig. 2 oder eines ähnlichen Sys tems ausführbar. Durch Ausführen des Verfahrens 300 zum Herstellen ist die Aktor- Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer der nachfolgend beschriebenen Figuren oder eine ähnliche Aktor-Vorrichtung herstellbar. Das Verfahren 300 zum Herstellen umfasst einen Schritt 310 des Bereitstellens und einen Schritt 320 des Aufbauens. In dem Schritt 310 des Bereitstellens wird zumin dest ein Funktionsbauteil für die Aktor-Vorrichtung bereitgestellt. Das zumindest eine Funktionsbauteil ist ausgebildet, um eine betriebsrelevante Funktion für die Aktor- Vorrichtung auszuführen. Nachfolgend wird in dem Schritt 320 des Aufbauens die Aktor-Vorrichtung unter Verwendung von Aufbaumaterial mittels mindestens eines additiven Fertigungsprozesses aufgebaut. Dabei wird das zumindest eine Funktions bauteil zumindest teilweise in dem Aufbaumaterial eingebettet. FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method 300 for producing an actuator device for a vehicle. The method 300 of manufacturing is executable using the system of FIG. 2 or a similar system. By carrying out the method 300 for manufacturing, the actuator device from FIG. 1 or one of the figures described below or a similar actuator device can be manufactured. The method 300 for manufacturing comprises a step 310 of providing and a step 320 of building. In step 310 of providing at least one functional component for the actuator device is provided. The at least one functional component is designed to perform an operationally relevant function for the actuator device. Subsequently, in step 320 of building, the actuator device is built using building material by means of at least one additive manufacturing process. In this case, the at least one functional component is at least partially embedded in the construction material.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 300 zum Herstellen auch einen Schritt 330 des Bearbeitens. In dem Schritt 330 des Bearbeitens wird das zu mindest eine Funktionsbauteil bearbeitet. Beispielsweise kann hierbei ein magneti sierbares Material magnetisiert werden. Der Schritt 330 des Bearbeitens wird vor o- der nach dem Schritt 320 des Aufbauens durchgeführt. According to an embodiment, the method 300 of manufacturing also includes a step 330 of processing. In step 330 of processing, the at least one functional component is processed. For example, a magnetizable material can be magnetized here. The step 330 of processing is carried out before or after the step 320 of building.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 310 des Bereitstellens das zumin dest eine Funktionsbauteil auf einer Bauteilplattform bereitgestellt und wird im Schritt 320 des Aufbauens die Bauteilplattform entlang zumindest einer Bewegungs achse und/oder um zumindest eine Drehachse bewegt. So können die aus dem Auf baumaterial additiv gefertigten Teile der Aktor-Vorrichtung auf vorteilhafte Weise rea lisiert werden, beispielsweise Gehäusebauteile, Abdeckungen etc., wobei die Bauteil plattform verfahren, geschwenkt und/oder gedreht wird. According to one exemplary embodiment, in step 310 of providing, the at least one functional component is provided on a component platform, and in step 320 of building, the component platform is moved along at least one axis of movement and/or about at least one axis of rotation. In this way, the parts of the actuator device that are additively manufactured from the construction material can be realized in an advantageous manner, for example housing components, covers, etc., with the component platform being moved, pivoted and/or rotated.
Insbesondere wird im Schritt 320 des Aufbauens ein Aufbaumaterial verwendet, das zumindest einen Werkstoff bzw. Bauteilwerkstoff und optional zusätzlich zumindest einen Füllstoff zur Erhöhung der Steifigkeit aufweist. Der zumindest eine Werkstoff umfasst Polylactid (PLA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Acrylnitril-Sty- rol-Acrylat-Copolymer (ASA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Po lyetheretherketon (PEEK), Polypropylen (PP), hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) und/oder zumindest einen weiteren druckbaren Kunststoff. Der zumindest eine Füll stoff liegt in Form von Glasfasern, Endlosfasern oder Kugeln vor. Der zumindest eine Füllstoff dient zur Erhöhung der Steifigkeit der Aktor-Vorrichtung. Insbesondere wird der Schritt 320 des Aufbauens mittels mindestens eines additiven Fertigungsprozesses ausgeführt, der einen Freistrahl-Bindemittelauftrag, einen Mate rialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, eine Materialextrusion, einen Frei strahl-Materialauftrag, pulverbettbasiertes Schmelzen, eine Schichtlaminierung und/oder badbasierte Photopolymerisation umfasst. Anders ausgedrückt umfasst der additive Fertigungsprozess eine Materialextrusion per Filament, Fused Deposition Modeling (FDM), oder per Granulat, Arburg Kunststoff Freiformen (AKF), Pulverbett- Verschmelzen per Laser, selektives Lasersintern (SLS), oder per Bindemittel und Energie, HP Multi Jet Fusion (MJF), Photopolymerisation per Laser, Stereolithogra phie (SLA), per UV-Projektor, Digital Light Processing (DLP), per UV-Projektor und Sauerstoff, Continuous Liquid Interface Production (CLIP), Material Jetting per UV- Lampe, Poly Jet Modeling (PJM) und/oder weitere zum Additive Manufacturing zäh lende Prozesse. Beispiele für etablierte additive Fertigungsprozesse umfassen Stere olithografie (SL), Laser-Sintern (LS), Laser-Strahlschmelzen (SLM = Selective Laser Melting, auch: Laser Beam Melting = LBM), Elektronen-Strahlschmelzen (Electron Beam Melting = EBM), Fused Layer Modelling/Manufacturing (FLM oder auch Fused Filament Fabrication (FFF)), Multi-Jet Modelling (MJM), Poly-Jet Modelling (PJM), 3- D-Drucken (3DP, auch Binder Jetting), Layer Laminated Manufacturing (LLM), Digital Light Processing (DLP), Thermotransfer-Sintern (TTS) etc. In particular, in step 320 of building, a building material is used which has at least one material or component material and optionally additionally at least one filler to increase the rigidity. The at least one material comprises polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), acrylonitrile styrene acrylate copolymer (ASA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polyether ether ketone (PEEK), Polypropylene (PP), high-impact polystyrene (HIPS) and/or at least one other printable plastic. The at least one filling material is in the form of glass fibers, continuous fibers or spheres. The at least one filler is used to increase the rigidity of the actuator device. In particular, the building step 320 is performed using at least one additive manufacturing process including free jet binder deposition, directed energy deposition material deposition, material extrusion, free jet material deposition, powder bed based melting, layer lamination, and/or bath based photopolymerization. In other words, the additive manufacturing process includes material extrusion by filament, Fused Deposition Modeling (FDM), or by granulate, Arburg Plastic Free Forming (AKF), powder bed fusion by laser, selective laser sintering (SLS), or by binder and energy, HP Multi Jet Fusion (MJF), photopolymerization by laser, stereolithography (SLA), by UV projector, digital light processing (DLP), by UV projector and oxygen, continuous liquid interface production (CLIP), material jetting by UV lamp, poly Jet modeling (PJM) and/or other additive manufacturing processes. Examples of established additive manufacturing processes include Stereolithography (SL), Laser Sintering (LS), Laser Beam Melting (SLM = Selective Laser Melting, also: Laser Beam Melting = LBM), Electron Beam Melting (EBM), Fused Layer Modelling/Manufacturing (FLM or Fused Filament Fabrication (FFF)), Multi-Jet Modeling (MJM), Poly-Jet Modeling (PJM), 3-D printing (3DP, also binder jetting), Layer Laminated Manufacturing (LLM ), Digital Light Processing (DLP), Thermal Transfer Sintering (TTS) etc.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 4 ein als Sensor ausgeführtes Funktionsbauteil 120, ein als Leiterbahn für den Sensor ausgeführtes weiteres Funktionsbauteil 122 und ein Teilabschnitt eines Gehäuses, einer Abdeckung oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Der Sensor bzw. das Funktionsbauteil 120 kann z. B. zur Positionserkennung von Bauteilen bzw. Komponenten in der Aktor-Vorrich tung 100 dienen. Das Funktionsbauteil 120 kann komplett oder auch nur teilweise in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet bzw. umdruckt sein. Das weitere Funktionsbau teil 122 kann komplett oder auch nur teilweise in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet bzw. umdruckt sein. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 5 ein als Magnet, hier Permanentmagnet, ausgeführtes Funktionsbauteil 120 und ein Teilabschnitt eines Zahnrades oder Schiebers als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Der Magnet bzw. das Funktionsbauteil 120 kann z. B. zur Positionserkennung der Bauteile bzw. Komponenten der Aktor-Vorrich tung 100 dienen. Das Funktionsbauteil 120, hier der Permanentmagnet, kann voll ständig und auch partiell umdruckt oder überduckt bzw. in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet sein. Ein solches Bauteil kann zur Positionserkennung durch Permanent magnet translatorische oder rotatorische Bewegungen durchführen. Ausführungen eines Werkstoffs für den Magneten umfassen hartmagnetische Werkstoffe, kunst stoffgebundene Magneten oder dergleichen. Das Magnetfeld kann im Vorfeld wie auch im Nachgang bzw. vor oder nach dem additiven Fertigungsprozess aufgebracht werden. FIG. 4 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. The representation of Fig. 4 shows a functional component 120 embodied as a sensor, a further functional component 122 embodied as a conductor track for the sensor, and a section of a housing, a cover or the like as a printed component made of structural material 112 of actuator device 100 . The sensor or the functional component 120 can, for. B. for position detection of parts or components in the actuator device 100 Vorrich serve. The functional component 120 can be completely or only partially embedded or overprinted in the construction material 112 . The additional functional component 122 can be completely or only partially embedded or overprinted in the structural material 112 . FIG. 5 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. 5 shows a functional component 120 embodied as a magnet, here a permanent magnet, and a partial section of a gear wheel or slide as a printed component made of the structural material 112 of the actuator device 100 . The magnet or the functional component 120 can, for. B. for position detection of the parts or components of the actuator device 100 Vorrich serve. The functional component 120, in this case the permanent magnet, can be fully or partially overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112. Such a component can carry out translational or rotational movements for position detection by means of permanent magnets. Versions of a material for the magnet include hard magnetic materials, plastic-bonded magnets or the like. The magnetic field can be applied in advance as well as afterwards or before or after the additive manufacturing process.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 6 ein als Buchse, Gleitbuchse, Lagerbüchse oder dergleichen ausgeführtes Funktionsbauteil 120 und ein Teilabschnitt eines Gehäuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Auf baumaterial 112 gezeigt. Eine solche Buchse, Gleitbuchse, Lagerbüchse kann in di versen Ausführungen und Geometrien realisiert sein. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Funktionsbauteil 120 in Fig. 6 eine umdruckte oder überduckte Buchse. FIG. 6 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. In the representation of Fig. 6, actuator device 100 has a functional component 120 designed as a bush, sliding bush, bearing bush or the like and a section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like as a printed component made from the structural material 112 shown. Such a bush, sliding bush, bearing bush can be implemented in di verse designs and geometries. More precisely, the functional component 120 in FIG. 6 is an overprinted or overprinted bushing.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Genauer gesagt entspricht die Aktor-Vorrichtung 100 in Fig. 7 der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 6 mit Ausnahme dessen, dass das Funktions bauteil 120, hier die Buchse, mehr in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet ist als in Fig. 6, um eine z-Fixierung oder Fixierung in z-Richtung bzw. Längserstreckungsrich tung der Buchse zu realisieren. FIG. 7 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. More precisely, the actuator device corresponds to 100 7 of the actuator device from FIG. 6, with the exception that the functional component 120, here the socket, is embedded more in the structural material 112 than in FIG or Longitudinal direction Rich to realize the socket.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 8 ein als Stift, Zylinderstift, Hohlstift, Kegelstift oder dergleichen zur Realisie rung einer Lagerstelle ausgeführtes Funktionsbauteil 120 und ein Teilabschnitt eines Gehäuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Das Funktionsbau teil 120 bzw. der Stift ist hierbei bis auf einen Bereich 821 zur Lagerung und/oder Fi xierung weiterer Bauteile umdruckt oder überduckt bzw. in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet. Der Stift bzw. das Funktionsbauteil 120 ist hierbei einseitig gelagert. FIG. 8 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. Actuator device 100 is shown in Fig. 8 as a functional component 120 designed as a pin, cylindrical pin, hollow pin, tapered pin or the like to implement a bearing point and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like a printed component made from the build material 112 is shown. The functional component 120 or the pin is overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112 except for an area 821 for the storage and/or fixing of further components. The pin or the functional component 120 is here mounted on one side.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Genauer gesagt entspricht die Aktor-Vorrichtung 100 in Fig. 9 der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 8 mit Ausnahme dessen, dass der Stift bzw. das Funktionsbauteil 120 zweiseitig gelagert ist, wobei ebenfalls ein Bereich 821 zur Lagerung und/oder Fixierung weiterer Bauteile freiliegt. FIG. 9 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. More precisely, the actuator device 100 in FIG. 9 corresponds to the actuator device from FIG. 8 with the exception that the pin or the functional component 120 is mounted on two sides, with an area 821 for mounting and/or fixing further components also being exposed .
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 10 ein als Lager, Kugellager, Tonnenlager, Rollenlager oder dergleichen ausgeführtes Funktionsbauteil 120 und ein Teilabschnitt eines Gehäuses, einer Ab deckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Das Lager bzw. Funktionsbauteil 120 ist hier bei so in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet bzw. umdruckt, dass eine z-Fixierung oder Fixierung in z-Richtung bzw. Längserstreckungsrichtung des Lagers realisiert ist. FIG. 10 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. A functional component 120 embodied as a bearing, ball bearing, spherical bearing, roller bearing or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a cover or the like are shown as a printed component of the actuator device 100 in the illustration in FIG. 10 of construction material 112 is shown. The bearing or functional component 120 is embedded or overprinted in the structural material 112 here in such a way that z-fixing or fixing in the z-direction or longitudinal extension direction of the bearing is realized.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 11 ein als Einleger für EMV-Schutz oder dergleichen ausgeführtes zusätzli ches Funktionsbauteil 124 und ein Teilabschnitt eines Gehäuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Der Einleger bzw. das Funktionsbauteil 124 kann voll ständig oder partiell umdruckt oder überduckt bzw. in dem Aufbaumaterial 112 einge bettet sein. Ein Werkstoff für den EMV-Einleger kann Metall als Platte, Netz, Matte oder dergleichen sein. So kann ein EMV-Schutz für eine Leiterplatte 1140 (PCB, printed Circuit board) oder eine andere elektronische Komponente realisiert werden. FIG. 11 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. In the representation of Fig. 11, an additional functional component 124 designed as an insert for EMC protection or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like are shown as a printed component of the actuator device 100 Construction material 112 shown. The insert or the functional component 124 can be completely or partially overprinted or overprinted or embedded in the structural material 112 . A material for the EMV insert can be metal as a plate, mesh, mat or the like. EMC protection for a printed circuit board 1140 (PCB, printed circuit board) or another electronic component can thus be implemented.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 12 ein als Einleger zur lokalen Steifigkeits- und Festigkeitserhöhung oder dergleichen ausgeführtes zusätzliches Funktionsbauteil 124 und ein Teilabschnitt ei nes Gehäuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Der Einleger bzw. das Funktionsbauteil 124 kann vollständig und auch partiell in dem Aufbaumate rial 112 eingebettet bzw. umdruckt oder überdruckt sein. Ein Werkstoff für den Einle ger umfasst beispielsweise Metall als Platte, Netz, Matte oder dergleichen, Kunststoff mit höherem Elastizitätsmodul und höherer Ausgestaltung hinsichtlich der Steifigkeit, etc. Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 13 ein als elektrische Anschlüsse, Kontakte, Kontaktstifte bzw. Kontaktpins oder dergleichen ausgeführtes Funktionsbauteil 120 und ein Teilabschnitt eines Ge häuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Die elektrischen An schlüsse bzw. das Funktionsbauteil 120 dient hierbei zur Realisierung einer Fahr zeugkontaktierung oder eines Fahrzeugsteckers bzw. zur Fierstellung einer elektri schen Verbindung mit einer Einrichtung des Fahrzeugs. Die elektrischen Anschlüsse bzw. Kontakte oder Kontaktpins können durchgehend ausgeführt sein oder auch in der Aktor-Vorrichtung 100 bzw. dem gedruckten Bauteil der Aktor-Vorrichtung 100 an einer Leiterbahn enden, einen direkten Kontakt zu einer Leiterplatte haben, einen Kontakt zu einer Leiterbahn, zu einer mechatronischen Komponente oder derglei chen. FIG. 12 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. In the representation of Fig. 12, actuator device 100 shows an additional functional component 124 designed as an insert for local increase in rigidity and strength or the like and a partial section of a housing, a cover, a slide, a cover or the like as a printed component of construction material 112 is shown. The insert or the functional component 124 can be completely or partially embedded in the structural material 112 or be overprinted or overprinted. A material for the insert includes, for example, metal in the form of a plate, net, mat or the like, plastic with a higher modulus of elasticity and a higher configuration in terms of rigidity, etc. FIG. 13 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. A functional component 120 embodied as electrical connections, contacts, contact pins or contact pins or the like and a section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like are printed as a printed part of the actuator device 100 in the illustration in FIG Component made from build material 112 is shown. The electrical connections or the functional component 120 is used here to implement vehicle contacting or a vehicle plug or to establish an electrical connection with a device in the vehicle. The electrical connections or contacts or contact pins can be continuous or also end in the actuator device 100 or the printed component of the actuator device 100 on a conductor track, have direct contact with a printed circuit board, contact with a conductor track, too a mechatronic component or the like.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 14 ein als elektrische Anschlüsse, Kontakte, Kontaktstifte bzw. Kontaktpins, Stecker oder dergleichen ausgeführtes Funktionsbauteil 120, ein als eine Leiterbahn ausgeführtes zusätzliches Funktionsbauteil 124 und ein Teilabschnitt eines Gehäu ses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein ge drucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Die elektrischen Anschlüsse bzw. das Funktionsbauteil 120 dient hierbei zur Kontaktierung einer mechatronischen Komponente, wie beispielsweise eines Elektromotors, eines Gleichstrommotors, ei nes Magneten, eines Kabels, einer Spule, etc. Die elektrischen Anschlüsse bzw. Kontakte oder Kontaktpins können durchgehend ausgeführt sein oder auch in der Aktor-Vorrichtung 100 bzw. dem gedruckten Bauteil der Aktor-Vorrichtung 100 an der Leiterbahn enden, einen direkten Kontakt zu einer Leiterplatte haben, einen Kontakt zu der Leiterbahn, zu einer mechatronischen Komponente oder dergleichen. Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts eines Ausführungs beispiels einer Aktor-Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug. Die Aktor-Vorrichtung 100 entspricht oder ähnelt der Aktor-Vorrichtung aus Fig. 1 oder einer anderen hierin be schriebenen Aktor-Vorrichtung. Von der Aktor-Vorrichtung 100 sind in der Darstellung von Fig. 15 ein als eine elektrische Leitung, eine Leiterbahn, ein Kabel oder derglei chen ausgeführtes zusätzliches Funktionsbauteil 124 und ein Teilabschnitt eines Ge häuses, einer Abdeckung, eines Schiebers, eines Deckels oder dergleichen als ein gedrucktes Bauteil aus dem Aufbaumaterial 112 gezeigt. Eine Leiterbahn kann bei spielsweise als ein umdrucktes Stanzgitter, Kabel oder dergleichen ausgeführt sein. Die Leiterbahn oder das Kabel bzw. das zusätzliche Funktionsbauteil 124 kann voll ständig und auch partiell in dem Aufbaumaterial 112 eingebettet bzw. umdruckt oder überduckt sein, einen direkten Kontakt zu einer Leiterplatte und/oder zu einer mecha- tronischen Komponente haben. FIG. 14 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. 14 shows a functional component 120 embodied as electrical connections, contacts, contact pins or contact pins, plugs or the like, an additional functional component 124 embodied as a conductor track and a section of a housing, a cover , a slider, a lid or the like is shown as a printed component made of the building material 112. FIG. The electrical connections or the functional component 120 serves to contact a mechatronic component, such as an electric motor, a DC motor, a magnet, a cable, a coil, etc. The electrical connections or contacts or contact pins can be continuous or else in the actuator device 100 or the printed component of the actuator device 100 end at the conductor track, have direct contact with a printed circuit board, have contact with the conductor track, with a mechatronic component or the like. FIG. 15 shows a schematic representation of a partial section of an exemplary embodiment of an actuator device 100 for a vehicle. The actuator device 100 corresponds or is similar to the actuator device of FIG. 1 or any other actuator device described herein. In the representation of FIG. 15, actuator device 100 includes an additional functional component 124 embodied as an electrical line, a conductor track, a cable or the like, and a partial section of a housing, a cover, a slide, a lid or the like a printed component made from the build material 112 is shown. A conductor track can be designed, for example, as a pressed lead frame, cable or the like. The conductor track or the cable or the additional functional component 124 can be fully or partially embedded or overprinted or overprinted in the structural material 112, have direct contact with a printed circuit board and/or with a mechatronic component.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur bei spielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausfüh rungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The exemplary embodiments described and shown in the figures are selected only by way of example. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or in relation to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer ande ren als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in a different order than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ers ten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einerweiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Bezuqszeichen If an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature. reference sign
100 Aktor-Vorrichtung 100 actuator device
110 Gehäuse 110 housing
112 Aufbaumaterial 112 building materials
120 Funktionsbauteil 120 functional component
122 weiteres Funktionsbauteil 122 additional functional component
124 zusätzliches Funktionsbauteil 124 additional functional component
X Fahrzeug X vehicle
200 System zum Herstellen 200 system to craft
202 Bereitstellungseinheit 202 deployment unit
204 Aufbaueinheit 204 assembly unit
206 Bauteilplattform 206 component platform
230 Steuergerät 230 controller
232 erste Ansteuereinrichtung 232 first control device
234 zweite Ansteuereinrichtung 234 second control device
300 Verfahren zum Herstellen 300 methods to craft
310 Schritt des Bereitstellens 310 step of providing
320 Schritt des Aufbauens 320 step of building
330 Schritt des Bearbeitens 330 step of editing
821 Bereich zur Lagerung und/oder Fixierung weiterer Bauteile821 Area for storing and/or fixing other components
1140 Leiterplatte 1140 circuit board

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren (300) zum Herstellen einer Aktor-Vorrichtung (100) für ein Fahrzeug (X), wobei das Verfahren (300) folgende Schritte aufweist: 1. A method (300) for producing an actuator device (100) for a vehicle (X), the method (300) having the following steps:
Bereitstellen (310) zumindest eines Funktionsbauteils (120, 122, 124) für die Aktor- Vorrichtung (100), wobei das zumindest eine Funktionsbauteil (120, 122, 124) ausge bildet ist, um eine betriebsrelevante Funktion für die Aktor-Vorrichtung (100) auszu führen; und Providing (310) at least one functional component (120, 122, 124) for the actuator device (100), wherein the at least one functional component (120, 122, 124) is designed to perform an operationally relevant function for the actuator device (100 ) to execute; and
Aufbauen (320) der Aktor-Vorrichtung (100) unter Verwendung von Aufbaumaterial (112) mittels mindestens eines additiven Fertigungsprozesses, wobei das zumindest eine Funktionsbauteil (120, 122, 124) zumindest teilweise in dem Aufbaumaterial (112) eingebettet wird. Building (320) the actuator device (100) using building material (112) by means of at least one additive manufacturing process, wherein the at least one functional component (120, 122, 124) is at least partially embedded in the building material (112).
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine im Schritt (310) des Bereitstellens bereitgestellte Funktionsbauteil 2. The method (300) according to claim 1, characterized in that the at least one functional component provided in the step (310) of providing
(120, 122, 124) ausgebildet ist, um eine mechanische Funktion, eine elektrische Funktion, eine elektronische Funktion und/oder eine magnetische Funktion auszufüh ren. (120, 122, 124) is designed to perform a mechanical function, an electrical function, an electronic function and/or a magnetic function.
3. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass im Schritt (320) des Aufbauens ein Aufbaumaterial (112) verwendet wird, das zumindest einen Werkstoff und optional zusätzlich zumindest einen Füllstoff zur Erhöhung der Steifigkeit aufweist, wobei der zumindest eine Werkstoff Polylactid (PLA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copoly- mer (ASA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polypropylen (PP), hochschlagfestes Polystyrol (HIPS) und/oder zumindest einen weiteren druckbaren Kunststoff aufweist, wobei der zumindest eine Füllstoff in Form von Glasfasern, Endlosfasern oder Kugeln vorliegt. 3. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (320) of building a building material (112) is used, which has at least one material and optionally additionally at least one filler to increase the rigidity, wherein the at least one material polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), acrylonitrile styrene acrylate copolymer (ASA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), polyether ether ketone (PEEK), polypropylene (PP ), high-impact polystyrene (HIPS) and/or at least one other printable plastic, the at least one filler being present in the form of glass fibers, continuous fibers or spheres.
4. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schritt (320) des Aufbauens mittels mindestens eines additiven Fertigungsprozesses ausgeführt wird, der einen Freistrahl-Bindemittelauftrag, einen4. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that the step (320) of building is carried out by means of at least one additive manufacturing process, a free-jet binder order, a
Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, eine Materialextrusion, einen Freistrahl-Materialauftrag, pulverbettbasiertes Schmelzen, eine Schichtlaminierung und/oder badbasierte Photopolymerisation umfasst. Material application with directed energy input, a material extrusion, a Free-jet material application, powder-bed-based melting, layer lamination and/or bath-based photopolymerization.
5. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass im Schritt (310) des Bereitstellens das zumindest eine Funktionsbau teil auf einer Bauteilplattform (206) bereitgestellt wird, wobei im Schritt (320) des Auf bauens die Bauteilplattform (206) entlang zumindest einer Bewegungsachse und/o der um zumindest eine Drehachse bewegt wird. 5. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step (310) of providing the at least one functional component is provided on a component platform (206), wherein in the step (320) of building the component platform ( 206) along at least one axis of movement and/o which is moved about at least one axis of rotation.
6. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt (330) des Bearbeitens des zumindest einen Funktionsbauteils (120, 122, 124), wobei der Schritt (330) des Bearbeitens vor oder nach dem Schritt (320) des Aufbauens durchgeführt wird. 6. The method (300) according to any one of the preceding claims, characterized by a step (330) of machining the at least one functional component (120, 122, 124), wherein the step (330) of machining occurs before or after the step (320) of the building is carried out.
7. Steuergerät (230), das eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens (300) ge mäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten7. Control unit (230), which is set up to carry out the steps of the method (300) according to one of the preceding claims in corresponding units
(232, 234) auszuführen und/oder anzusteuern. (232, 234) to execute and/or to control.
8. Com puterprogram m , das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen und/oder anzusteuern. 8. Computer program m which is set up to execute and/or control the steps of the method (300) according to one of the preceding claims.
9. System (200) zum Fierstellen einer Aktor-Vorrichtung (100) für ein Fahrzeug (X), wobei das System (200) folgende Merkmale aufweist: das Steuergerät (230) gemäß Anspruch 7; eine Bereitstellungseinheit (202) zum Bereitstellen des zumindest einen Funktions bauteils (120, 122, 124) für die Aktor-Vorrichtung (100); und eine Aufbaueinheit (204) zum Aufbauen der Aktor-Vorrichtung (100) unter Verwen dung des Aufbaumaterials (112) mittels des mindestens einen additiven Fertigungs prozesses, wobei das Steuergerät (230) zum Ansteuern der Bereitstellungseinheit (202) und der Aufbaueinheit (204) signalübertragungsfähig mit der Bereitstellungseinheit (202) und der Aufbaueinheit (204) verbunden ist. 9. System (200) for Fierstellen an actuator device (100) for a vehicle (X), wherein the system (200) has the following features: the control unit (230) according to claim 7; a supply unit (202) for providing the at least one functional component (120, 122, 124) for the actuator device (100); and a construction unit (204) for constructing the actuator device (100) using the construction material (112) by means of the at least one additive manufacturing process, the control unit (230) for controlling the provision unit (202) and the construction unit (204) is capable of signal transmission with the supply unit (202) and the construction unit (204) connected.
10. System (200) gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Bauteilplattform (206) zum Tragen des zumindest einen Funktionsbauteils (120, 122, 124), wobei die Bauteilplattform (206) entlang zumindest einer Bewegungsachse und/oder um zumin dest eine Drehachse bewegbar angeordnet ist. 10. System (200) according to claim 9, characterized by a component platform (206) for carrying the at least one functional component (120, 122, 124), wherein the component platform (206) can be moved along at least one axis of movement and/or about at least one axis of rotation is arranged.
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