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DE102014220082B4 - Production device and method for the layered production of a three-dimensional component from at least one hardenable strand of material - Google Patents

Production device and method for the layered production of a three-dimensional component from at least one hardenable strand of material Download PDF

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DE102014220082B4
DE102014220082B4 DE102014220082.2A DE102014220082A DE102014220082B4 DE 102014220082 B4 DE102014220082 B4 DE 102014220082B4 DE 102014220082 A DE102014220082 A DE 102014220082A DE 102014220082 B4 DE102014220082 B4 DE 102014220082B4
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nozzle device
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Markus Stark
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Hochschule fur Angewandte Wissenschaften Coburg
Hochschule fur Angewandte Wss Coburg
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Abstract

Herstellungsvorrichtung (100) zur schichtweisen Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem aushärtbaren Materialstrang (2) aufweisend:wenigstens eine Auftrageeinrichtung (5) mit wenigstens einer Düseneinrichtung (1) zum schichtweisen Auftragen des wenigstens einen Materialstrangs (2) gemäß der Form des dreidimensionalen Bauteils auf einen Untergrund (6), undeine Bearbeitungseinrichtung (4) zum Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs (2),wobei die Bearbeitungseinrichtung (4) derart ausgebildet ist in den mittels der Düseneinrichtung auf einen Untergrund aufgebrachten Materialstrang (2) wenigstens eine Vertiefung (10) und/oder wenigstens einen Hohlraum (105) einzubringen.Production device (100) for the layered production of a three-dimensional component from at least one curable strand of material (2), comprising: at least one application device (5) with at least one nozzle device (1) for applying the at least one strand of material (2) in layers according to the shape of the three-dimensional component a substrate (6), anda processing device (4) for shaping at least a section of the contour of the material strand (2), the processing device (4) being designed in such a way that at least one depression ( 10) and/or to introduce at least one cavity (105).

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Herstellungsvorrichtung zur schichtweisen Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem aushärtbaren Materialstrang und ein Verfahren zum Herstellen des Bauteils mittels der Herstellungsvorrichtung.The present invention relates to a production device for the layer-by-layer production of a three-dimensional component from at least one curable strand of material and a method for producing the component using the production device.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Für den schnellen Prototypenbau von Bauteilen oder festen Modellen auf der Basis von 3D-Computermodellen, gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren. Die bisherigen Verfahren unterscheiden sich durch die verwendeten Ausgangsstoffe und die eingesetzten Bauverfahren. Allen Verfahren gemein ist, dass der Aufbau in Schichten erfolgt.There are a number of different processes for the rapid construction of prototypes of components or solid models based on 3D computer models. The previous methods differ in the raw materials used and the construction methods used. What all processes have in common is that they are built up in layers.

Zwei der wesentlichen bisherigen Verfahren werden nachfolgend näher vorgestellt.Two of the main previous methods are presented in more detail below.

Eines dieser Verfahren ist das sog. Fused Layer Modeling (FLM), welches in der EP 0 833 237 B1 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren werden meist in Drahtform vorliegende Thermoplaste in einer beheizten Düse aufgeschmolzen und durch diese auf das Trägerteil extrudiert. Durch gezielte Steuerung der Vorschubrate des flexiblen Strangs und durch die Relativbewegung zwischen einem Abgabekopf und einem Trägerteil wird ein dreidimensionaler Gegenstand mit vorbestimmter Form durch aufeinanderfolgende Ablagerung von mehreren Lagen des Materials erzeugt.One of these methods is the so-called Fused Layer Modeling (FLM), which is EP 0 833 237 B1 is described. In this process, thermoplastics, usually in wire form, are melted in a heated nozzle and extruded through this onto the carrier part. By controlling the feed rate of the flexible strand and by the relative movement between a dispensing head and a support member, a three-dimensional object of predetermined shape is created by sequentially depositing multiple layers of the material.

Ein anderes Verfahren ist das sog. Three Dimensional Printing (3DP), welches in der EP 0 431 924 B1 beschrieben wird. Darin wird ein Partikelmaterial in einer dünnen Schicht auf eine Plattform aufgetragen. Es wird hierbei selektiv ein Bindemittel mittels eines Druckkopfes eingebracht, welches das Pulver im bedruckten Bereich verbindet. Durch wiederholtes Auftragen von Schichten und Bindemittel wird nach und nach die gewünschte dreidimensionale Geometrie als fester Verbund erstellt. Anschließend wird das nicht verbundene Partikelmaterial entfernt.Another method is the so-called Three Dimensional Printing (3DP), which is EP 0 431 924 B1 is described. In it, a thin layer of particulate material is applied to a platform. A binder is selectively introduced using a print head, which binds the powder in the printed area. By repeatedly applying layers and binders, the desired three-dimensional geometry is gradually created as a solid bond. The unconnected particulate matter is then removed.

Mit dem sog. Fused Layer Modeling (FLM)-Verfahren ist es derzeit nicht möglich, glatte Bauteilaußenseiten herzustellen. Hier bilden sich deutlich die einzelnen Schichten ab. Darüber hinaus können keine Strukturen an den Außenwänden des Bauteils bzw. einer einzelnen Bahn, eingebracht werden. Entsprechend ist die Aufbringung sehr großer Schichten immer mit einer sehr stark unebenen Außenseite verbunden.With the so-called Fused Layer Modeling (FLM) process, it is currently not possible to produce smooth component exteriors. The individual layers are clearly shown here. In addition, no structures can be introduced on the outer walls of the component or an individual track. Accordingly, the application of very large layers is always associated with a very uneven surface.

Beim Three Dimensional Printing (3DP)-Verfahren können keine geschlossenen Hohlräume realisiert werden, in denen nach dem Druckprozess, das Pulver auch wieder entfernbar ist.With the Three Dimensional Printing (3DP) process, no closed cavities can be realized in which the powder can also be removed again after the printing process.

Beide Verfahren weisen des Weiteren das Problem auf, dass es schwierig ist, sehr schnell leichte Strukturen im großen Maßstab kostengünstig herzustellen.Both methods also have the problem that it is difficult to manufacture lightweight structures on a large scale very quickly and inexpensively.

Des Weiteren ist aus der WO 2006/033621 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus Holzmehl bekannt. Dabei wird Holzmehl auf einen Träger aufgetragen und anschließend ein Bindemittel auf die Lage aus Holzmehl. Das Auftragen von Holzmehl und Bindemittel wird abwechselnd wiederholt, wobei die Lagen aus Holzmehl durch das Bindemittel zu dem fertigen Produkt miteinander verbunden werden. Dabei wird eine Abziehklinge eingesetzt, um überschüssiges Holzmehl von einer jeweiligen Holzmehlschicht zu entfernen und eine Holzmehlschicht mit einer entsprechenden Dicke zu erzielen.Furthermore, from the WO 2006/033621 A1 a method for the production of a product from wood flour is known. Wood flour is applied to a carrier and then a binder to the layer of wood flour. The application of wood flour and binder is alternately repeated, with the layers of wood flour being bonded together by the binder to form the finished product. A scraper blade is used to remove excess wood flour from a respective wood flour layer and to achieve a wood flour layer with an appropriate thickness.

In der US 0,431,924 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils beschrieben, wobei zunächst eine Lage aus einem Pulvermaterial und anschließend ein Bindemittel auf einen ausgewählten Bereich des Pulvermaterials aufgetragen wird. Die Schritte des Auftragens des Pulvermaterials und des Bindemittels werden wiederholt bis das fertige Bauteil gebildet ist. Anschließend wird das überschüssige nicht durch das Bindermaterial gebundene Pulvermaterial entfernt. Zum Entfernen von überschüssigem Pulvermaterial wird eine Klinge eingesetzt. Des Weiteren kann eine Form, in welche das Pulvermaterial und das Bindemittel aufgetragen werden, in Vibration versetzt werden, um das Pulvermaterial gleichmäßiger zu verteilen.In the US 0,431,924 A2 describes a method for producing a component, wherein first a layer of powder material and then a binder is applied to a selected area of the powder material. The steps of applying the powder material and the binder are repeated until the finished component is formed. The excess powder material not bound by the binder material is then removed. A blade is used to remove excess powder material. Furthermore, a mold in which the powder material and the binder are applied can be vibrated to disperse the powder material more evenly.

Weiter ist aus der DE 101 17 875 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere Partikelmaterial, bekannt. Hierbei wird das Fluid vor einer Klinge, in Vorwärtsbewegungsrichtung der Klinge gesehen, auf einen zu beschichtenden Bereich aufgetragen. Danach wird die Klinge über dem aufgetragenen Fluid verfahren. Die Klinge führt dabei eine Schwingung nach Art einer Drehbewegung aus.Next is from the DE 101 17 875 C1 a method and a device for applying fluids, in particular particulate material, is known. In this case, the fluid is applied to an area to be coated in front of a blade, seen in the forward movement direction of the blade. Thereafter, the blade is moved over the applied fluid. The blade oscillates in the manner of a rotary movement.

Aus der DE 10 2004 008 168 A1 ist ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere Partikelmaterial, bekannt. Dabei wird nach dem Auftragen des Fluids auf einen zu beschichtenden Bereich ein Nivellierelement über dem aufgetragenen Fluid verfahren, wobei das Fluid aus einem mit einer Öffnung versehenen Dosiersystem zugeführt wird, das zumindest bei Auftragen des Fluids eine Schwingung ausführt.From the DE 10 2004 008 168 A1 a method and a device for applying fluids, in particular particulate material, is also known. After the fluid has been applied to an area to be coated, a leveling element is moved over the applied fluid, the fluid being supplied from a dosing system provided with an opening, which vibrates at least when the fluid is applied.

Aus der US 2014/0 159 273 A1 ) ist ein Filamentantriebsmechanismus zur Verwendung bei additiven Fertigungssystemen auf Extrusionsbasis bekannt. Jeder Druckkopf schmilzt dabei thermisch aufeinanderfolgende Segmente des aufgenommenen Filaments, so dass es zu einem geschmolzenen Material wird. Das geschmolzene Material wird extrudiert und auf eine Platte zum Drucken des 3D-Teils und einer Stützstruktur schichtweise aufgetragen.From the US 2014/0 159 273 A1 ) a filament drive mechanism is known for use in extrusion-based additive manufacturing systems. Each printhead thermally melts successive segments of the picked-up filament into a molten material. The molten material is extruded and layered onto a platen for printing the 3D part and a support structure.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Herstellungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils erlaubt, wobei insbesondere die Eigenschaften des Bauteils gezielt beeinflusst werden können.Against this background, the invention is now based on the object of providing a production device which allows improved production of a three-dimensional component, it being possible in particular for the properties of the component to be influenced in a targeted manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Herstellungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a production device having the features of patent claim 1 and/or by a method having the features of patent claim 16 .

Gemäß der Erfindung wird eine Herstellungsvorrichtung bereitgestellt zur schichtweisen Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem aushärtbaren Materialstrang aufweisend: wenigstens eine Auftrageeinrichtung mit wenigstens einer Düseneinrichtung zum schichtweisen Auftragen des wenigstens einen Materialstrangs gemäß der Form des dreidimensionalen Bauteils auf einen Untergrund, und eine Bearbeitungseinrichtung zum Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs, wobei die Bearbeitungseinrichtung derart ausgebildet ist in den mittels der Düseneinrichtung auf einen Untergrund aufgebrachten Materialstrang wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens einen Hohlraum einzubringen.According to the invention, a production device is provided for the layer-by-layer production of a three-dimensional component from at least one curable material strand, comprising: at least one application device with at least one nozzle device for applying the at least one material strand in layers according to the shape of the three-dimensional component to a substrate, and a processing device for shaping at least a section of the contour of the strand of material, wherein the processing device is designed in such a way that it introduces at least one indentation and/or at least one cavity into the strand of material applied to a substrate by means of the nozzle device.

Durch das Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs kann das Bauteil sehr einfach und kostengünstig beispielsweise gezielt mit Vertiefungen oder Hohlräumen versehen werden zur Ausbildung einer Leichtbauweise. Ebenso kann auch beispielsweise die Kontur des Bauteils derart geformt werden, dass die Oberfläche des Bauteils geglättet wird, wodurch aufwendige Nachbearbeitungen der Oberflächenkontur des Bauteils entfallen. Mittels des Einbringens eines zusätzlichen Materials in oder auf den Materialstrang kann der Materialstrang beispielsweise zusätzlich verstärkt werden, indem z.B. Fasern zugeführt werden, oder leichter gestaltet werden, indem beispielsweise Partikel aus Partikel aus expandiertem Polystyrol dem Materialstrang zugeführt wird.By shaping at least one section of the contour of the strand of material, the component can be provided very easily and cost-effectively, for example, with indentations or cavities in order to form a lightweight construction. Likewise, for example, the contour of the component can also be shaped in such a way that the surface of the component is smoothed, as a result of which complex post-processing of the surface contour of the component is no longer necessary. By introducing an additional material into or onto the material strand, the material strand can be additionally reinforced, for example by adding fibers, or made lighter, for example by adding particles of expanded polystyrene to the material strand.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims and the description with reference to the drawings.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bearbeitungseinrichtung derart ausgebildet, zumindest den Abschnitt der Kontur des Materialstrangs zu glätten, aufzurauen, zu kompaktieren und/oder mit Erhebungen auszubilden. In one embodiment of the invention, the processing device is designed in such a way that at least the section of the contour of the material strand is smoothed, roughened, compacted and/or raised.

Durch das Glätten der Kontur des Materialstrangs kann das Bauteil mit einer verbesserten Oberflächengüte ausgebildet werden. Durch das Kompaktieren des Materialstrangs kann wiederum die Dichte des Materialstrangs erhöht werden.By smoothing the contour of the strand of material, the component can be formed with an improved surface quality. By compacting the strand of material, the density of the strand of material can in turn be increased.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bearbeitungseinrichtung zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang ausgebildet ist, wobei das zusätzliche Material ein festes Material, insbesondere Fasern, ein flüssiges Material, ein gasförmiges Material, insbesondere Luft, ein pastöses Material und/oder ein pulverförmiges Material ist. Durch das Zuführen des zusätzlichen Materials können gezielt die Eigenschaften des Bauteils beeinflusst werden. Beispielsweise kann ein Bauteil besonders leicht gestaltet werden durch das Einbringen eines gasförmigen Materials, wie z.B. Luft, in den Materialstrang.In a further embodiment of the invention, the processing device is designed to introduce at least one additional material into the material strand, the additional material being a solid material, in particular fibers, a liquid material, a gaseous material, in particular air, a pasty material and/or a powdery material. By supplying the additional material, the properties of the component can be influenced in a targeted manner. For example, a component can be made particularly light by introducing a gaseous material, such as air, into the material strand.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Düseneinrichtung als Bearbeitungseinrichtung ausgebildet, wobei die Düseneinrichtung insbesondere einen Kern als Formungselement aufweist. Der Kern ist dabei beispielsweise in der Düseneinrichtung derart angeordnet einen oder mehrere Hohlräume in dem Materialstrang der Düseneinrichtung auszubilden. Dabei wird das aushärtbare Material in der Düseneinrichtung an der Außenseite des Kerns entlang geführt und anschließend als Materialstrang auf einen Untergrund aufgetragen. Auf diese Weise kann mittels des Kerns der Materialstrang hohl oder mit wenigstens einem Hohlraum ausgebildet werden. Auf diese Weise kann ebenfalls z.B. ein besonders leichtes Bauteil ausgebildet werden.In another embodiment of the invention, the nozzle device is designed as a processing device, with the nozzle device in particular having a core as a shaping element. In this case, the core is arranged, for example, in the nozzle device in such a way as to form one or more cavities in the strand of material of the nozzle device. The hardenable material is guided along the outside of the core in the nozzle device and then applied to a substrate as a strand of material. In this way, the strand of material can be formed hollow or with at least one cavity by means of the core. In this way, for example, a particularly light component can also be formed.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kern massiv oder hohl ausgebildet. Der hohle Kern ist dabei mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung verbunden zum Zuführen des zusätzlichen Materials durch den hohlen Kern hindurch in den wenigstens einen durch den Kern erzeugten Hohlraum. Auf diese Weise kann der Materialstrang nicht nur mit wenigstens einem Hohlraum versehen werden, sondern dieser auch mit einem zusätzlichen Material oder Füllmaterial gefüllt werden, um die Eigenschaften des Materialstrangs und des daraus gebildeten Bauteils gezielt zu beeinflussen.According to one embodiment of the invention, the core is solid or hollow. The hollow core is connected to at least one feed device for feeding the additional material through the hollow core into the at least one cavity created by the core. In this way, the strand of material can not only be provided with at least one cavity, but it can also be filled with an additional material or filling material in order to specifically influence the properties of the strand of material and the component formed from it.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Düseneinrichtung mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung verbunden zum Zuführen des zusätzlichen Materials und Auftragen des zusätzlichen Materialstrangs zumindest auf einen Abschnitt der Außenseite des Materialstrangs. Beispielsweise kann die Außenseite des Materialstrangs mit Rovings oder Endlosfasern als zusätzlichem Material versehen werden. Auf diese Weise kann der Materialstrang beispielsweise zusätzlich verstärkt werden.In a further embodiment of the invention, the nozzle device is provided with at least one Feeding means connected for feeding the additional material and applying the additional strand of material to at least a portion of the outside of the strand of material. For example, the outside of the strand of material can be provided with rovings or endless fibers as additional material. In this way, the strand of material can be additionally reinforced, for example.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Bearbeitungseinrichtung wenigstens ein Formungselement auf zum Formen der Kontur des Materialstrangs. Das Formungselement ist dabei beispielsweise feststehend, verschieblich und/oder drehbar ausgebildet. Dabei kann das Formungselement beispielsweise eine Walze, eine Düse oder ein Schlitten sein. Der Schlitten kann dabei derart ausgebildet sein in den Materialstrang und aus dem Materialstrang zu fahren. Auf diese Weise kann der Materialstrang mit Vertiefungen versehen werden. Des Weiteren kann die Düse als Formungselement beispielsweise einen Luftstrahl oder Wasserstrahl erzeugen und mit Hilfe des Luftstrahls oder Wasserstrahls oder eines anderen geeigneten Fluidstrahls den Materialstrangs formen, z.B. Vertiefungen in der Oberfläche des Materialstrangs erzeugen oder die Oberfläche des Materialstrangs glätten usw..In another embodiment of the invention, the processing device has at least one shaping element for shaping the contour of the strand of material. The shaping element is designed to be fixed, displaceable and/or rotatable, for example. The shaping element can be a roller, a nozzle or a carriage, for example. The carriage can be designed to move into and out of the material strand. In this way, the strand of material can be provided with indentations. Furthermore, the nozzle as a shaping element can, for example, generate an air jet or water jet and form the material strand with the aid of the air jet or water jet or another suitable fluid jet, e.g. create depressions in the surface of the material strand or smooth the surface of the material strand etc..

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Formungselement auf seiner Außenseite mit wenigstens einem Strukturierungselement versehen. Das Strukturierungselement ist dabei eine Vertiefung und/oder eine Erhebung. Mittels des Strukturierungselements kann der Materialstrang mit einer beliebigen Oberflächenkontur versehen werden. Beispielsweise kann die Kontur mittels eines halbkugelförmigen Strukturierungselements mit einer Oberflächenkontur mit halbkugelförmigen Vertiefungen versehen werden.According to one embodiment of the invention, the shaping element is provided with at least one structuring element on its outside. The structuring element is a depression and/or an elevation. The strand of material can be provided with any desired surface contour by means of the structuring element. For example, the contour can be provided with a surface contour with hemispherical depressions by means of a hemispherical structuring element.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Materialstrang durch die Erhebung als Strukturierungselement mit wenigstens einer Vertiefung versehbar. Die wenigstens eine Vertiefung des Materialstrangs, z.B. auf der Oberseite des Materialstrangs, kann zusätzlich durch das Auftragen einer weiteren Schicht des Materialstrangs darüber verschlossen werden. Auf diese Weise kann das Bauteil mit Hohlräumen ausgebildet werden und dadurch leichter gebaut werden.In a further embodiment of the invention, the strand of material can be provided with at least one depression as a structuring element as a result of the elevation. The at least one indentation of the material strand, e.g. on the upper side of the material strand, can additionally be closed by applying a further layer of the material strand over it. In this way, the component can be formed with cavities and thereby be built lighter.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Formungselement zwei zueinander versetzt rotierende Elemente, z.B. Scheiben, auf, wobei Strukturierungselemente mit den rotierenden Elementen derart gekoppelt sind, dass die Strukturierungselemente in den und aus dem Materialstrang fahrbar sind zur Ausbildung von Vertiefungen in dem Materialstrang. Auf diese Weise kann der Materialstrang lediglich durch Rotieren der rotierenden Elemente beispielsweise mit Vertiefungen versehenen werden, während die Strukturierungselemente selbst feststehend ausgebildet sind.In another embodiment of the invention, the shaping element has two mutually offset rotating elements, e.g. In this way, the strand of material can be provided with depressions, for example, simply by rotating the rotating elements, while the structuring elements themselves are designed to be stationary.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Düseneinrichtung derart ausgebildet den Materialstrang senkrecht, in einer Schräge oder parallel zur der Unterlage zu fördern oder aufzutragen. Die Düseneinrichtung ist zur Auftragung des Materialstrangs in einer Schräge zu der Unterlage um einen Winkel geneigt oder neigbar ausgebildet. Dadurch können besonders einfach Bauteile mit schrägen Wänden oder Wände mit schrägen Abschnitten erzeugt werden.In a further embodiment of the invention, the nozzle device is designed in such a way that it conveys or applies the strand of material perpendicularly, at an incline or parallel to the substrate. In order to apply the strand of material at an incline to the substrate, the nozzle device is designed to be inclined or inclinable by an angle. As a result, components with sloping walls or walls with sloping sections can be produced particularly easily.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Düseneinrichtung einen Gegenhalter auf. Der Gegenhalter ist dabei feststehend oder verschieblich ausgebildet. Mittels des Gegenhalters kann ein ungewolltes Wegfließen des Materialstrangs beispielsweise nach vorne verhindert werden, wenn der Gegenhalter vor der Düseneinrichtung angeordnet ist.According to one embodiment of the invention, the nozzle device has a counter-holder. The counter-holder is designed to be stationary or movable. The counter-holder can be used to prevent the material strand from unintentionally flowing away, for example forwards, if the counter-holder is arranged in front of the nozzle device.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei Düseneinrichtungen derart einander gegenüberliegend angeordnet, dass sie einen gemeinsamen Materialstrang erzeugen. Die Düseneinrichtungen können dabei beispielsweise unterschiedliche Materialien zuführen und so einen Materialstrang aus zwei unterschiedlichen Materialien bilden. Ebenso kann ein dickerer Materialstrang erzeugt werden durch das Zusammenführen des Materials zweier Düseneinrichtungen.In a further embodiment of the invention, two nozzle devices are arranged opposite one another in such a way that they produce a common strand of material. The nozzle devices can supply different materials, for example, and thus form a material strand made of two different materials. A thicker strand of material can also be produced by bringing together the material from two nozzle devices.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Auftrageeinrichtung wenigstens eine Partikelführungseinrichtung auf zum Zuführen von Partikeln. Als Partikel können dabei beispielsweise Holzmehl, Holzspäne, Partikel aus Pappe, Partikel aus expandiertem Polystyrol, Metallpartikel, Kunststoffpartikel, Keramikpartikel, Partikel aus einem mineralischen Werkstoff, Papierpartikel und/oder Sand für das Material des Materialstrangs zugeführt werden. Des Weiteren weist die Herstellungsvorrichtung wenigstens eine Bindermaterialeinrichtung auf zum Versehen der Partikel der Partikelzuführungseinrichtung mit einem Bindermaterial zum Ausbilden des Materials des Materialstrangs. Als Bindermaterial kann beispielsweise ein Thermoplast, ein Klebstoff, z.B. ein Schmelzklebstoff oder ein Reaktionsklebstoff, und/oder ein Harzsystem eingesetzt werden. Holzspäne und Holzmehl, sowie Partikel aus Pappe und Papier als Partikel haben den Vorteil, dass es sich um nachwachsende Rohstoffe handelt. Partikel aus Kunststoff können des Weiteren recycled werden.In another embodiment of the invention, the application device has at least one particle guide device for supplying particles. For example, wood flour, wood shavings, cardboard particles, expanded polystyrene particles, metal particles, plastic particles, ceramic particles, particles of a mineral material, paper particles and/or sand can be supplied as particles for the material of the material strand. Furthermore, the production device has at least one binder material device for providing the particles of the particle feed device with a binder material for forming the material of the material strand. A thermoplastic, an adhesive, e.g. a hot-melt adhesive or a reactive adhesive, and/or a resin system can be used as the binder material. Wood chips and wood flour, as well as particles of cardboard and paper as particles have the advantage that they are renewable raw materials. Plastic particles can also be recycled.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Düseneinrichtung und/oder eine Bauplattform als Untergrund zum Auftragen des Materialstrangs in der X-Richtung, Y-Richtung und/oder Z-Richtung beweglich. Auf diese Weise kann jedes beliebige dreidimensionale Bauteil hergestellt werden.According to one embodiment of the invention, at least the nozzle device and/or a construction platform can be moved in the X-direction, Y-direction and/or Z-direction as a base for applying the material strand. Any three-dimensional component can be produced in this way.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Materialstrang vor, während und/oder nach dem Härten des Materialstrangs formbar. Beispielsweise kann der Materialstrang nach dem Härten wieder formbar gemacht werden, beispielsweise durch Erwärmen, des Materialstrangs. Ebenso kann der Materialstrang nicht nur vor sondern auch während des Härtens durch die Bearbeitungseinrichtung geformt werden solange der Materialstrang ausreichend formbar ist.In one embodiment of the invention, the strand of material can be formed before, during and/or after the hardening of the strand of material. For example, the strand of material can be made malleable again after curing, for example by heating the strand of material. Likewise, the strand of material can be shaped not only before but also during the hardening by the processing device, as long as the strand of material is sufficiently malleable.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Materialstrang ausgehärtet werden durch Strahlung, z.B. Infrarot (IR)- Strahlung, Laserstrahlung, oder UV-Strahlung, durch mechanische Energie, insbesondere Ultraschall, und/oder Wärme. Die Erfindung ist jedoch auf die genannten Beispiele nicht beschränkt. Ebenso kann der Materialstrang selbstaushärtenden sein, z.B. an der Luft aushärten usw..According to one embodiment of the invention, the strand of material can be cured by radiation, e.g. infrared (IR) radiation, laser radiation, or UV radiation, by mechanical energy, in particular ultrasound, and/or heat. However, the invention is not limited to the examples mentioned. Likewise, the strand of material can be self-hardening, e.g. hardening in air, etc..

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

  • 1a eine erste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 1b eine Variante der ersten Ausführungsform gemäß 1a;
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 3 eine dritte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 4 eine vierte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 5 ein Beispiel eines Materialstrangs, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage aufbringbar ist;
  • 6 ein weiteres Beispiel eines Materialstrangs, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage aufbringbar ist;
  • 7 eine fünfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 8 eine sechste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 9 eine siebte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 10 ein Materialstrang, welcher in mehreren Schichten übereinander aufgebracht wird;
  • 11 ein weiterer Materialstrang, welcher in mehreren Schichten übereinander aufgebracht wird;
  • 12 eine Schnittansicht A-A des Materialstrangs und der Formungselemente gemäß 11;
  • 13 eine Schnittansicht A-A eines Materialstrangs;
  • 14 eine achte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 15 eine neunte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 16 eine zehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 17 eine elfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 18 eine zwölfte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 19 eine dreizehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 20 eine vierzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 21 eine fünfzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 22 eine sechzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 23 eine siebzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 24 eine achtzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 25 eine neunzehnte Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 26 eine schematische Darstellung einer Drehung der Auftragseinrichtung;
  • 27 eine zwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 28 ein Ausführungsbeispiel einer Partikelzuführungseinrichtung mit einer Förderwalze;
  • 29 ein Ausführungsbeispiel einer Kombination aus zwei Partikelzuführungseinrichtungen;
  • 30 ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Kombination aus zwei Partikelzuführungseinrichtungen mit einer Mischereinrichtung;
  • 31 eine einundzwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 32 ein Ausführungsbeispiel einer Düseneinrichtung;
  • 33 ein Ausführungsbeispiel mehrerer Auftrageeinrichtungen mit dazu gehörenden Düseneinrichtungen; und
  • 34 ein Ausführungsbeispiel einer Auftrageeinrichtung mit mehreren Düseneinrichtungen.
The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawings. They show:
  • 1a a first embodiment of a manufacturing device according to the invention;
  • 1b according to a variant of the first embodiment 1a ;
  • 2 a second embodiment of a manufacturing device according to the invention;
  • 3 a third embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 4 a fourth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 5 an example of a strand of material, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 can be applied to a substrate;
  • 6 another example of a strand of material, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 can be applied to a substrate;
  • 7 a fifth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 8th a sixth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 9 a seventh embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 10 a strand of material which is applied in several layers one on top of the other;
  • 11 another strand of material, which is applied in several layers on top of each other;
  • 12 a sectional view AA of the material strand and the forming elements according to FIG 11 ;
  • 13 a sectional view AA of a strand of material;
  • 14 an eighth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 15 a ninth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 16 a tenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 17 an eleventh embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 18 a twelfth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 19 a thirteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 20 a fourteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 21 a fifteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 22 a sixteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 23 a seventeenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 24 an eighteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 25 a nineteenth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 26 a schematic representation of a rotation of the application device;
  • 27 a twentieth embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 28 an embodiment of a particle supply device with a conveyor roller;
  • 29 an embodiment of a combination of two particle feeders;
  • 30 an embodiment of a further combination of two particle feed devices with a mixer device;
  • 31 a twenty-first embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention;
  • 32 an embodiment of a nozzle device;
  • 33 an embodiment of several application devices with associated nozzle devices; and
  • 34 an embodiment of an application device with several nozzle devices.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are provided to provide a further understanding of embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the foregoing advantages will become apparent by reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist -jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing, elements, features and components that are the same in function and have the same effect are provided with the same reference symbols unless otherwise stated.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

In 1a ist eine erste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 zur schichtweisen Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einer Materialbahn oder wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. Im nachfolgenden wird der Begriff Materialstrang 2 verwendet, wobei der Begriff durch Materialbahn ersetzt werden kann. Der Materialstrang 2 wird dabei gemäß der auszubildenden dreidimensionalen Form oder Geometrie des herzustellenden Bauteils auf eine Unterlage, z.B. Bauplattform, schichtweise aufgetragen. Die Schichten des Materialstrangs 2 werden dabei in den nachfolgenden Figuren mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Dabei kann das Bauteil problemlos z.B. mit Hohlräumen ausgebildet werden. Im Gegensatz zu dem zuvor mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen sog. Three Dimensional Printing (3DP), muss anschließend kein nicht verbundenes Partikelmaterial entfernt werden. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.In 1a a first embodiment of a production device 100 for the layered production of a component from at least one material web or at least one material strand 2 according to the invention is shown. The term material strand 2 is used below, although the term can be replaced by material web. The strand of material 2 is applied in layers to a base, for example a construction platform, according to the three-dimensional shape or geometry of the component to be produced. The layers of the strand of material 2 are denoted by the reference numeral 7 in the following figures. The component can be formed with cavities, for example, without any problems. In contrast to the so-called three-dimensional printing (3DP) described above with reference to the prior art, no unconnected particle material has to be removed afterwards. This applies to all embodiments of the invention.

Die Herstellungsvorrichtung 100 weist eine Auftrageeinrichtung 5 mit einer Düseneinrichtung 1 auf, zum schichtweisen Auftragen eines Materialstrangs 2 gemäß der Form des herzustellenden dreidimensionalen Bauteils. Der Materialstrang 2 besteht hierbei beispielsweise aus einem homogenen Material, wie z.B. einem Thermoplasten, einem heterogenen Material, wie z.B. einem gefüllten Thermoplasten, oder aus einem Material mit Partikeln, insbesondere festen Partikeln, z.B. Holzspänen, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften. Der gefüllte Thermoplast ist dabei beispielsweise mit Fasern, insbesondere Kurzfasern oder Langfasern, Glasperlen, Kugeln aus expandiertem Polystyrol und/oder Hohlkörpern usw. gefüllt. Die Aufzählung ist rein beispielhaft und die Erfindung ist auf die genannten Beispiele nicht beschränkt. Insbesondere kann der Thermoplast mit anderen Materialien oder Materialkombinationen gefüllt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Kugeln aus expandiertem Polystyrol und Hohlkörper haben hierbei den Vorteil, dass sie zu einer Gewichtsreduzierung führen. Ein mit Fasern gefüllter Thermoplast hat wiederum den Vorteil einer höheren Festigkeit.The production device 100 has an application device 5 with a nozzle device 1 for applying a material strand 2 in layers according to the shape of the three-dimensional component to be produced. The strand of material 2 consists here, for example, of a homogeneous material, such as a thermoplastic, a heterogeneous material, such as a filled thermoplastic, or of a material with particles, in particular solid particles, e.g. wood chips, which adhere to one another by means of a binder material. The filled thermoplastic is filled with fibers, in particular short fibers or long fibers, glass beads, balls made of expanded polystyrene and/or hollow bodies, etc., for example. The enumeration is purely exemplary and the invention is not limited to the examples mentioned. In particular, the thermoplastic can be filled with other materials or material combinations, depending on the function and intended use. Balls made of expanded polystyrene and hollow bodies have the advantage that they lead to a reduction in weight. A fiber-filled thermoplastic, in turn, has the advantage of greater strength.

Beispiele für ein Material aus Partikeln, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften, zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2, werden nachfolgend weiter unten beschrieben im Anschluss an die Ausführungsformen für die erfindungsgemäß Herstellungsvorrichtung 100 gemäß der 1a, 1b, 2-26.Examples of a material made of particles, which adhere to one another by means of a binder material, for the production of a component from at least one material strand 2 are described further below following the embodiments for the production device 100 according to the invention according to FIG 1a , 1b , 2-26 .

Das Material wird durch die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 auf einen Untergrund oder eine Unterlage 101, z.B. eine in 1a gezeigte Bauplattform 6, aufgetragen. Zwischen der Unterlage 101 und der Düseneinrichtung 1 ist in 1a eine zusätzliche Bearbeitungseinrichtung 4 dazwischen geschaltet. Diese Bearbeitungseinrichtung 4 ist mit der Düseneinrichtung gekoppelt und dient zum Formen des Materialstrangs 2 und/oder zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 beispielsweise bevor dieser auf die Unterlage 101, z.B. die Bauplattform 6, aufgetragen wird.The material is applied through the nozzle device 1 of the application device 5 onto a substrate or a base 101, e.g 1a shown construction platform 6 applied. Between the base 101 and the nozzle device 1 is in 1a an additional processing device 4 interposed. This processing device 4 is coupled to the nozzle device and is used to shape the material strand 2 and/or to introduce at least one additional material into the material strand 2, for example before it is applied to the base 101, for example the construction platform 6.

Bei der Formung des Materialstrangs 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 4 kann beispielsweise die Oberfläche des Materialstrangs 2 verändert werden, z.B. durch die Schaffung einer glatten Oberfläche, die Schaffung einer bestimmten oder definierten Oberflächengeometrie oder -geometrien, z.B. das Ausbilden von Vertiefungen und/oder Erhebungen in dem Materialstrang 2 usw.. Zusätzlich oder alternativ kann eine Formung des Materialstrangs 2 auch durch die Düseneinrichtung 1 erfolgen, wie anhand von nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.When forming the strand of material 2 by the processing device 4, the surface of the strand of material 2 can be changed, for example, by creating a smooth surface, creating a certain or defined surface geometry or geometries, e.g Forming depressions and/or elevations in the strand of material 2, etc. Additionally or alternatively, the strand of material 2 can also be shaped by the nozzle device 1, as will be explained in more detail using the following exemplary embodiments.

Optional können auch zusätzliche Materialien, wie Fasern, ein Gas, wie z.B. Luft, ein Fluid, wie z.B. Wasser, ein pastöses Material, Partikel usw. in den Materialstrang 2 eingebracht werden.Optionally, additional materials such as fibers, a gas such as air, a fluid such as water, a pasty material, particles, etc. can also be introduced into the strand of material 2 .

Das Formen des Materialstrangs 2 und/oder das Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 kann bereits in der Düseneinrichtung 1, im Anschluss an die Düseneinrichtung 1 noch vor dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf eine Unterlage 101, während dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 und/oder nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 erfolgen. Das Formen des Materialstrangs 2 und/oder das Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2 erfolgt nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 beispielsweise so lange der Materialstrang 2 noch formbar, nicht ausgehärtet und/oder Material in zumindest einen Bereich des Materialstrangs 2 einbringbar ist.The shaping of the strand of material 2 and/or the introduction of at least one additional material into the strand of material 2 can already take place in the nozzle device 1, following the nozzle device 1, even before the application of the strand of material 2 to a substrate 101, during the application of the strand of material 2 the base 101 and/or after the application of the strand of material 2 to the base 101. The shaping of the strand of material 2 and/or the introduction of at least one additional material into the strand of material 2 takes place after the strand of material 2 has been applied to the base 101, for example as long as the strand of material 2 is still malleable, has not hardened and/or material is in at least one area of the strand of material 2 can be introduced.

Eine Bearbeitung des Materialstrangs 2 kann aber auch noch nach dem Aushärten des Materialstrangs 2 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Materialstrang 2 durch Fräsen, Drehen, Schleifen und/oder Bohren usw. bearbeitet werden. Abhängig von dem für den Materialstrang 2 jeweils verwendeten Material kann der Materialstrang 2 auch erweicht werden, z.B. durch Erwärmen, und dann geformt werden.Processing of the strand of material 2 can, however, also be carried out after the strand of material 2 has hardened. For example, the strand of material 2 can be processed by milling, turning, grinding and/or drilling, etc. Depending on the material used for the material strand 2, the material strand 2 can also be softened, e.g. by heating, and then shaped.

In dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel wird der aus der Düseneinrichtung 1 austretende Materialstrang 2 vor dem Auftragen auf die gezeigte Bauplattform 6, durch die zwischen der Düseneinrichtung 1 und der Unterlage 101 angeordnete Bearbeitungseinrichtung 4 geführt und dort mittels zweier Formungselemente 3 der Bearbeitungseinrichtung 4 geformt. Das jeweilige Formungselement 3 ist dabei beispielsweise eine Walze oder ein Schlitten, und auf einer Seite des Materialstrangs 2 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel in 1a sind die zwei Formungselemente 3 auf gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs angeordnet. Mittels der Walze oder des Schlittens als Formungselement 3 wird die Oberfläche des Materialstrangs 2 in dem Ausführungsbeispiel in 1a beispielweise geglättet. Die Walze als Formungselement 3 kann hierbei feststehend oder um ihre Längsachse 102 drehend vorgesehen sein. Die Längsachse 102 ist dabei in 1a senkrecht zur der Unterlage 101 angeordnet. Die Rotation der Walze als Formungselement 3 kann aktiv über wenigstens einen nicht dargestellten Aktuator erfolgen, z.B. einen Elektromotor, einen pneumatischen oder hydraulischen Aktuator usw., oder passiv drehbar gelagert und durch die Reibung an dem Materialstrang gedreht werden. In einem Ausführungsbeispiel kann das Formungselement seitlich nach außen oder nach oben weg geschwenkt werden.in the in 1a In the exemplary embodiment shown, the strand of material 2 emerging from the nozzle device 1 is guided through the processing device 4 arranged between the nozzle device 1 and the base 101 before it is applied to the construction platform 6 shown, and is shaped there by means of two shaping elements 3 of the processing device 4. The respective shaping element 3 is a roller or a carriage, for example, and is arranged on one side of the strand of material 2 . In the embodiment in FIG 1a the two shaping elements 3 are arranged on opposite sides of the material strand. By means of the roller or the carriage as a shaping element 3, the surface of the strand of material 2 in the embodiment in 1a e.g. smoothed. The roller as the shaping element 3 can be stationary or rotating about its longitudinal axis 102 . The longitudinal axis 102 is in 1a arranged perpendicular to the base 101. The rotation of the roller as a shaping element 3 can take place actively via at least one actuator (not shown), eg an electric motor, a pneumatic or hydraulic actuator, etc., or passively rotatably mounted and rotated by the friction on the strand of material. In one embodiment, the shaping element can be pivoted laterally outwards or upwards away.

Der Schlitten oder die Walze als Formungselement 3 kann ebenfalls feststehend oder in wenigstens der X-, Y- oder Z-Achse beweglich vorgesehen sein.The carriage or the roller as the shaping element 3 can likewise be provided in a stationary manner or can be provided so as to be movable in at least the X, Y or Z axis.

Die Formung des Materialstrangs 2 kann einseitig mittels eines Formungselements 3, oder zweiseitig mittels der beiden in 1a gezeigten Formungselemente 3, oder dreiseitig durch die Bearbeitungseinrichtung 4 vorgenommen werden, wie mit Bezug auf nachfolgende 2 erläutert wird.The strand of material 2 can be formed on one side by means of a forming element 3, or on two sides by means of the two in 1a shown forming elements 3, or three-sided by the processing device 4, as with reference to the following 2 is explained.

In dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Formungselemente 3 auf der rechten und linken Seite des Materialstrangs 2 angeordnet. Die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 ist relativ zu der Bauplattform 6 zumindest in Z-Richtung beweglich vorgesehen, um den Materialstrang in Z-Richtung auf die Bauplattform 6 aufzutragen. Dazu ist die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 zumindest in Z-Richtung beweglich ausgebildet, um ein Auftragen des Materialstrangs in Z-Richtung auf die Bauplattform 6 zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 in Z-Richtung, Y-Richtung und/oder X-Richtung beweglich ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.in the in 1a In the exemplary embodiment shown, the two shaping elements 3 are arranged on the right and left side of the strand of material 2 . The application device 5 with its nozzle device 1 is provided so as to be movable relative to the construction platform 6 at least in the Z-direction in order to apply the strand of material onto the construction platform 6 in the Z-direction. For this purpose, the application device 5 and its nozzle device 1 and/or the construction platform 6 are designed to be movable at least in the Z direction in order to enable the material strand to be applied to the construction platform 6 in the Z direction. If necessary, the application device 5 and its nozzle device 1 and/or the construction platform 6 can be designed to be movable in the Z direction, Y direction and/or X direction. This applies to all embodiments of the invention.

1b zeigt eine Variante der ersten Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 mit ihrer Bearbeitungseinrichtung 4. Dabei sind auf gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 Formungselemente 3 angeordnet. Die Formungselemente 3 sind hierbei z.B. an der Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 in dem Ausführungsbeispiel in 1b angeordnet und optional zusätzlich nach oben wegschwenkbar, wie mit einem Pfeil in 1b angedeutet ist. Die Formungselemente 3 sind jeweils Düsen 11 ausgebildet zum Formen des von der Düseneinrichtung 1 abgegebenen Materialstrangs 2. Die jeweilige Düse 11 erzeugt dabei einen Fluidstrahl, beispielsweise einen Wasserstrahl oder Luftstrahl usw., um mittels des Fluidstrahls den Materialstrang 2 zu formen. Dabei können, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1b gezeigt ist, zwei Düsen 11 übereinander angeordnet werden, wobei jede der Düsen z.B. einen breiten Strahl erzeugt, um beispielsweise die Oberfläche des Materialstrangs 2 zu glätten. Ebenso kann die jeweilige Düse 11 auch einen nicht dargestellten gebündelten Fluidstrahl erzeugen, um beispielsweise eine Vertiefung oder Vertiefungen in dem Materialstrang 2 auszubilden. Die Anordnung der Düsen 11 in 1b ist rein beispielshaft. Ebenso können die Düsen 11 auch derart vorgesehen werden, dass sie von oben beispielsweise den auf eine Unterlage 101, z.B. Bauplattform 6, aufgetragenen Materialstrang 2 glätten und/oder Vertiefungen in diesen einformen, je nachdem wie der Düsenstrahl der Düse 11 ausgebildet ist und mit welchem Druck der Fluidstrahl der Düse 11 auf die Oberfläche des Materialstrangs 2 auftrifft. 1b shows a variant of the first embodiment of the production device 100 with its processing device 4. In this case, 2 shaping elements 3 are arranged on opposite sides of the material strand. The shaping elements 3 are here, for example, on the nozzle device 1 of the application device 5 in the exemplary embodiment in 1b arranged and optionally also pivotable upwards, as indicated by an arrow in 1b is indicated. The shaping elements 3 are each designed as nozzles 11 for shaping the strand of material 2 emitted by the nozzle device 1. The respective nozzle 11 generates a fluid jet, for example a water jet or air jet, etc., in order to shape the strand of material 2 by means of the fluid jet. In this way, as in the exemplary embodiment in 1b is shown, two nozzles 11 are arranged one above the other, with each of the nozzles producing a wide jet, for example, in order to smooth the surface of the strand of material 2, for example. Likewise, the respective Nozzle 11 also generate a bundled fluid jet, not shown, in order to form a depression or depressions in the strand of material 2, for example. The arrangement of the nozzles 11 in 1b is purely exemplary. Likewise, the nozzles 11 can also be provided in such a way that they smooth the material strand 2 applied to a base 101, e.g Pressure of the fluid jet of the nozzle 11 impinges on the surface of the strand of material 2.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. In 2 a second embodiment of the manufacturing device 100 for manufacturing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die zweite Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 2 unterscheidet sich dabei von der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 neben den beiden auf den gegenüberliegenden Seiten angeordneten Formungselementen 3 wie in 1, ein weiteres Formungselement 3 aufweist, welches auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet ist.The second embodiment of the manufacturing device 100 according to FIG 2 differs from the first in 1 illustrated embodiment in that the processing device 4 next to the two forming elements 3 arranged on opposite sides as in 1 , has a further shaping element 3 which is arranged on the upper side of the strand of material 2 .

Die Formung des Materialstrangs 2 durch die Bearbeitungseinrichtung 4 erfolgt dabei nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 und insbesondere bevor dieser ausgehärtet oder verfestigt ist. Neben dem ersten Formungselement 3 ist ein zweites Formungselement 3 auf einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen. Optional kann wenigstens ein zusätzliches nicht dargestelltes drittes Formungselement, beispielsweise eine Walze zur Glättung des Materialstrangs 2, auf der anderen Seite des Materialstrangs 2 und gegenüberliegend oder versetzt zu dem zweiten Formungselement 3 vorgesehen werden. In diesem Fall erfolgt beispielsweise eine dreiseitige Formung des Materialstrangs 2.The shaping of the strand of material 2 by the processing device 4 takes place after the strand of material 2 has been applied and in particular before it has hardened or solidified. In addition to the first shaping element 3 , a second shaping element 3 is provided on one side of the strand of material 2 . Optionally, at least one additional third shaping element (not shown), for example a roller for smoothing the material strand 2 , can be provided on the other side of the material strand 2 and opposite or offset to the second shaping element 3 . In this case, for example, the strand of material 2 is shaped on three sides.

Zur Formung des Materialstrangs 2 nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 auf einen Unterlage 101 sind die Formungselemente 3 hinter der Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 in Auftragsrichtung oder Z-Richtung vorgesehen, im Gegensatz zu nachfolgender 8.In order to shape the strand of material 2 after the strand of material 2 has been applied to a base 101, the shaping elements 3 are provided behind the application device 5 with their nozzle device 1 in the direction of application or Z-direction, in contrast to the following 8th .

Die Bearbeitungseinrichtung 4 kann hierbei neben beispielsweise einer Glättung der Oberseite und einer oder beider Seiten des Materialstrangs 2 durch die zwei oder drei Formungselemente 3 auch eine zusätzliche Kompaktierung des Materialstrangs 2 vornehmen. Dabei kann der Materialstrang 2 durch wenigstens eines der Formungselemente 3, beispielweise das Formungselement 3 auf der Oberseite des Materialstrangs 2, zusätzlich kompaktiert oder zusammengedrückt werden.In addition to, for example, smoothing the upper side and one or both sides of the material strand 2 by the two or three shaping elements 3 , the processing device 4 can also perform an additional compacting of the material strand 2 . The strand of material 2 can be additionally compacted or compressed by at least one of the shaping elements 3 , for example the shaping element 3 on the upper side of the strand of material 2 .

Der Materialstrang 2 kann durch die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 relativ zu der Bauplattform 6 in Z-Richtung in mehreren Schichten übereinander aufgetragen und kompaktiert werden. Zum Auftragen des Materialstrangs 2 in mehreren Schichten ist die Aufrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 nicht nur wie zuvor in 1 in Z-Richtung sondern zusätzlich auch zumindest in Y-Richtung verschieblich oder verfahrbar ausgebildet.The strand of material 2 can be applied and compacted by the application device 5 with its nozzle device 1 relative to the construction platform 6 in the Z-direction in several layers one on top of the other. To apply the strand of material 2 in several layers, the application device 5 with its nozzle device 1 and/or the construction platform 6 is not only available as previously in 1 in the Z-direction but additionally also at least in the Y-direction displaceable or movable.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 3 a third embodiment of the manufacturing device 100 for manufacturing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die dritte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 3 unterscheidet sich dabei von der ersten in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 nicht in Y-Richtung, wie in 1, sondern während des Aufbringens des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 101 zusätzlich zu der Y-Achse neigbar oder kippbar ausgebildet ist. Dadurch kann der Materialstrang 2 in dem Ausführungsbeispiel in 3 sowohl in Y-Richtung oder senkrecht auf die Unterlage 100 als auch geneigt zu der Y-Achse auf die Unterlage 100 aufgebracht werden. Die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung 1 ist dagegen weiterhin in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 in dem Ausführungsbeispiel in 3 angeordnet. Die Auftragerichtung des Materialstrangs 2 auf die Unterlage 100 verläuft in Z-Richtung. Der Materialstrang 2 kann jedoch nicht nur in Schichten übereinander sondern auch in einer oder mehreren Schichten oder Lagen nebeneinander aufgebracht und bearbeitete werden. Dazu kann die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 und/oder die Bauplattform 6 zusätzlich auch in X-Richtung beweglich ausgebildet sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.The third embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 3 differs from the first in 1 illustrated embodiment in that the processing device 4 is not in the Y direction, as in 1 , but during the application of the strand of material 2 to the base 101 is designed to be tiltable or tiltable in addition to the Y-axis. As a result, the strand of material 2 in the embodiment in 3 applied to the substrate 100 both in the Y-direction or perpendicularly to the substrate 100 and inclined to the Y-axis. The application device 5 with its nozzle device 1, on the other hand, is still in the Y-direction or perpendicular to the base 101 in the exemplary embodiment in FIG 3 arranged. The application direction of the strand of material 2 onto the base 100 runs in the Z-direction. However, the strand of material 2 can be applied and processed not only in layers one above the other but also in one or more layers or plies next to each other. For this purpose, the application device 5 and its nozzle device 1 and/or the construction platform 6 can also be designed to be movable in the X-direction. This applies to all embodiments of the invention.

Des Weiteren ist in 4 eine vierte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Furthermore, in 4 a fourth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die vierte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 4 unterscheidet sich dabei von der dritten in 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass nicht nur die Bearbeitungseinrichtung 4 mit ihren Formungselementen 3, sondern auch die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 relativ zu der Y-Achse und damit der Unterlage 101, hier der Bauplattform in 4, neigbar oder kippbar ausgebildet sind. Dabei liegen die Bearbeitungseinrichtung 4 und ihre Formungselemente 3 und die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 beispielsweise in einer Achse mit einem Neigungswinkel α zu der Y-Achse. Ebenso ist es auch möglich, dass die Auftrageeinrichtung 5, die Düseneinrichtung 1 und/oder die Formungselemente 3 statt demselben jeweils einen unterschiedlichen Neigungswinkel zu der Y-Achse aufweisen (nicht dargestellt). Die Auftragerichtung in 4 ist ebenfalls wie in 3 in Z-Richtung.The fourth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 4 differs from the third in 3 illustrated embodiment in that not only the processing device 4 with its shaping elements 3, but also the application device 5 and its nozzle device 1 relative to the Y-axis and thus the base 101, here the construction platform in 4 , are designed to be tiltable or tiltable. The processing device 4 and its shaping elements 3 and the application device 5 and its nozzle device 1 lie, for example, in an axis with an angle of inclination α to the Y-axis. It is also possible that the application device 5, the nozzle device 1 and/or the shaping elements 3 each have a different angle of inclination to the Y-axis instead of the same (not shown). The application direction in 4 is also as in 3 in Z direction.

In 5 ist ein Beispiel für einen Materialstrang 2 gezeigt, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage 101, hier eine Bauplattform 6, aufbringbar ist. Durch das Neigen oder Verkippen zumindest der Bearbeitungseinrichtung mit ihren Formungselementen, wie in 3, oder alternativ der Auftrageeinrichtung und ihrer Düseneinrichtung zusammen mit der Bearbeitungseinrichtung und ihren Formungselementen, wie in 4, zu der Y-Achse, während des Auftragens des Materialstrangs 2 in mehreren Schichten auf die Bauplattform 6, kann der Materialstrang 2 mit verschiedenen Schrägen oder Abwinkelungen versehen werden. In 5 sind die Formungselemente dabei z.B. immer parallel zueinander angeordnet.In 5 is an example of a strand of material 2 shown, which with a manufacturing device according to the 3 or 4 on a base 101, here a construction platform 6, can be applied. By inclining or tilting at least the processing device with its shaping elements, as in 3 , or alternatively the application device and its nozzle device together with the processing device and its shaping elements, as in 4 , to the Y-axis, during the application of the material strand 2 in several layers to the construction platform 6, the material strand 2 can be provided with different slopes or angulations. In 5 the shaping elements are always arranged parallel to one another, for example.

Weiter ist in 6 ein anderes Beispiel für einen Materialstrang 2 gezeigt, welcher mit einer Herstellungsvorrichtung gemäß der 3 oder 4 auf eine Unterlage 101, hier eine Bauplattform 6 aufbringbar ist.Next is in 6 another example of a strand of material 2 shown, which with a manufacturing device according to 3 or 4 on a base 101, here a construction platform 6 can be applied.

Während in den 3 und 4 die Formungselemente parallel zueinander und zur Y-Achse geneigt werden, werden die Formungselemente zur Herstellung des Materialstrangs in 6 dagegen in verschiedene Richtungen geneigt. Während des Auftragens einer ersten Schicht des Materialstrangs 2 auf die Bauplattform 6 in Z-Richtung, werden die Formungselemente bei dem Ausführungsbeispiel in 6 zunächst parallel und in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 angeordnet. Anschließend werden die Bearbeitungseinrichtung und ihre Formungselemente in Y-Richtung zum Aufbringen der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 in Y-Richtung nach oben bewegt und die Formungselemente jeweils nach außen geneigt. Die Formungselemente bilden dabei einen trichterförmigen Querschnitt. Dadurch kann die zweite Schicht des Materialstrangs 2 mit einem sich nach oben vergrößernden Querschnitt ausgebildet werden. Anschließend werden die Bearbeitungseinrichtung und ihre Formungselemente in Y-Richtung zum Aufbringen der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 in Y-Richtung wieder nach oben bewegt und die Formungselemente diesmal jeweils nach innen geneigt. Dadurch kann die dritte Schicht des Materialstrangs 2 mit einem sich nach oben verjüngenden Querschnitt ausgebildet werden.while in the 3 and 4 the forming elements are parallel to each other and inclined to the Y-axis, the forming elements for producing the strand of material in 6 however, inclined in different directions. During the application of a first layer of the strand of material 2 to the construction platform 6 in the Z-direction, the shaping elements in the exemplary embodiment in 6 initially arranged parallel and in the Y-direction or perpendicular to the base 101 . The processing device and its shaping elements are then moved upwards in the Y direction in the Y direction for applying the next layer of the material strand 2 and the shaping elements are each inclined outwards. The shaping elements form a funnel-shaped cross section. As a result, the second layer of the strand of material 2 can be formed with a cross section that increases upwards. The processing device and its shaping elements are then moved upwards again in the Y direction in the Y direction for applying the next layer of the material strand 2 and this time the shaping elements are each inclined inwards. As a result, the third layer of the strand of material 2 can be formed with a cross section that tapers upwards.

In 7 ist eine fünfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 7 a fifth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die fünfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 7 unterscheidet sich dabei von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Bearbeitungseinrichtung 4 zusätzlich eine seitliche Kapselungseinrichtung 9 aufweist. Die Kapselungseinrichtung 9 ist derart ausgebildet einen Seitenabschnitt und einen vorderen Abschnitt des Materialstrangs 2 derart zu umgeben, dass Material des Materialstrangs 2 nicht ungewollt zur Seite und nach vorne oder in Auftragsrichtung austreten kann.The fifth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 7 differs from the second in 2 illustrated embodiment in that the processing device 4 additionally has a lateral encapsulation device 9 . The encapsulation device 9 is designed to enclose a side section and a front section of the material strand 2 in such a way that material from the material strand 2 cannot escape unintentionally to the side and to the front or in the direction of application.

Durch die Formung des Materialstrangs 2 nach dem Aufbringen wird Material verdrängt. Damit bei der Formung ein gewisser Druck aufgebaut werden kann, kann es erforderlich sein, ein Wegfließen des Materialstrangs 2 zu vermeiden. Dies wird durch die Kapselungseinrichtung 9 erreicht, welche ein seitliches und ein Wegließen des Materialstrangs 2 nach vorne oder in Auftragsrichtung verhindert. Die Kapselungseinrichtung 9 kann dabei mit wenigstens einem Formungselement 3, der Düseneinrichtung 1 und/oder der Auftrageeinrichtung 5 verbunden und daran integriert sein.Material is displaced by the shaping of the strand of material 2 after application. So that a certain pressure can be built up during shaping, it may be necessary to prevent the strand of material 2 from flowing away. This is achieved by the encapsulation device 9, which prevents the material strand 2 from being left out at the side or from the front or in the direction of application. The encapsulation device 9 can be connected to and integrated with at least one shaping element 3, the nozzle device 1 and/or the application device 5.

In dem Ausführungsbeispiel in 7 ist eine Platte als Teil der Kapselungseinrichtung 9 auf jeder Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen und beispielsweise mit dem jeweils seitlich des Materialstrangs 2 angeordneten Formungselement 3 und/oder der Düseneinrichtung 1 gekoppelt, um ein seitliches Austreten des Materialstrangs 2 zu verhindern. Auf diese Weise kann der Materialstrang 2 durch die Kapselungseinrichtung 9 seitlich gekapselt werden. Zusätzlich oder alternativ kann, wie in dem Ausführungsbeispiel in 7 die Düseneinrichtung 1 als Teil der Kapselungseinrichtung 9 ausgebildet sein, um ein ungewolltes Austreten des Materialstrangs nach vorne oder in Auftragsrichtung zu verhindern. Dabei ist die Düseneinrichtung 1 an der Vorderseite entsprechend verlängert, um eine Grenze für den Materialstrang 2 zu bilden, so dass dieser nicht ungewollt über die Vorderseite der Düseneinrichtung 1 hinausfließen kann. Die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 sowie die Formungselemente 3 und die Kapselungseinrichtung 9 sind relativ zu der Unterlage 101, hier der Bauplattform 6, zusätzlich zumindest in Y-Richtung beweglich ausgebildet, um den Materialstrang 2 in mehreren Schichten auf die Bauplattform 6 übereinander aufbringen zu können.In the embodiment in FIG 7 a plate is provided as part of the encapsulation device 9 on each side of the material strand 2 and is coupled, for example, to the shaping element 3 arranged to the side of the material strand 2 and/or the nozzle device 1 in order to prevent the material strand 2 from escaping to the side. In this way, the strand of material 2 can be laterally encapsulated by the encapsulation device 9 . Additionally or alternatively, as in the embodiment in 7 the nozzle device 1 can be designed as part of the encapsulation device 9 in order to prevent the material strand from escaping unintentionally to the front or in the direction of application. The nozzle device 1 is correspondingly lengthened at the front in order to form a boundary for the material strand 2 so that it cannot unintentionally flow over the front of the nozzle device 1 . The application device 5 and its nozzle device 1 as well as the shaping elements 3 and the encapsulation device 9 are also designed to be movable relative to the base 101, in this case the construction platform 6, at least in the Y direction in order to apply the strand of material 2 in several layers to the construction platform 6 one above the other be able.

Weiter ist in 8 eine sechste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Next is in 8th a sixth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die sechste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 8 unterscheidet sich dabei von der fünften in 7 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das seitliche Formungselement 3 auf der Höhe der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Materialstrang 2 beim Auftragen durch das seitlich angeordnete Formungselement 3 geformt, z.B. geglättet und/oder komprimiert. Der Materialstrang 2 oder sein Material füllt dabei den Hohlraum auf, welcher aus der durch die darunterliegende bereits aufgebrachte Schicht des Materialstrangs 2 und die beiden seitlichen Formungselemente 3 gebildet wird.The sixth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 8th differs from the fifth in 7 illustrated embodiment characterized in that the lateral shaping element 3 is arranged at the level of the application device 5 and the nozzle device 1. In this way, the strand of material 2 is shaped, for example smoothed and/or compressed, by the laterally arranged shaping element 3 during application. The strand of material 2 or its material fills the hollow space which is formed by the underlying layer of the strand of material 2 already applied and the two lateral shaping elements 3 .

Das auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnete Formungselement 3 ist nachgeschaltet oder hinter der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 angeordnet und formt und/oder komprimiert dem entsprechend den Materialstrang 2 nachdem er aufgetragen wurde. Die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1, sowie die Formungselemente 3 sind ebenfalls wie in 7 relativ zu der Unterlage 101, hier der Bauplattform 6, zusätzlich zu der Z-Richtung zumindest in Y-Richtung beweglich ausgebildet, um den Materialstrang 2 in mehreren Schichten zumindest übereinander auf die Bauplattform 6 aufzubringen.The shaping element 3 arranged on the upper side of the strand of material 2 is arranged downstream or behind the application device 5 and its nozzle device 1 and accordingly shapes and/or compresses the strand of material 2 after it has been applied. The application device 5 and its nozzle device 1, as well as the shaping elements 3 are also as in 7 designed to be movable relative to the base 101, here the construction platform 6, at least in the Y direction in addition to the Z direction, in order to apply the strand of material 2 in several layers, at least one above the other, to the construction platform 6.

In 9 ist eine siebte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 9 a seventh embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die siebte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 9 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass kein Formungselement auf der Oberseite des Materialstrangs 2 vorgesehen ist. Des Weiteren ist in 9 diese Düseneinrichtung 1 derart ausgebildet, dass der Materialstrang 2 nicht in Z-Richtung aufgetragen wird, sondern senkrecht dazu oder in Y-Richtung. Das Auftragen des Materialstrangs 2 in Y-Richtung ist auch senkrecht zu der Auftragsrichtung des Materialstrangs 2 durch die Düseneinrichtung entlang der X-Achse. Auf diese Weise können sehr einfach auch hohe Schichten des Materialstrangs 2 aufgetragen werden. Des Weiteren kann der Austritt der Düseneinrichtung 1 für den Austritt des Materialstrangs 2 in 9 optional mit einer Begrenzung oder Abschirmung 8 auf der Oberseite versehen sein, welche ein ungewolltes Austreten des Materials nach oben verhindert.The seventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 9 differs, for example, from the second in 2 illustrated embodiment in that no shaping element is provided on the upper side of the strand of material 2. Furthermore, in 9 This nozzle device 1 is designed in such a way that the strand of material 2 is not applied in the Z direction, but perpendicularly thereto or in the Y direction. The application of the material strand 2 in the Y-direction is also perpendicular to the direction of application of the material strand 2 through the nozzle device along the X-axis. In this way, high layers of the strand of material 2 can also be applied very easily. Furthermore, the outlet of the nozzle device 1 for the outlet of the material strand 2 in 9 optionally be provided with a limit or shield 8 on the top, which prevents unwanted escape of the material upwards.

Des Weiteren fungiert das seitlich angeordnete Formungselement 3 zusätzlich als Gegenhalter 13, um das seitliche Wegfließen des Materialstrangs 2 zu verhindern und eine seitliche Begrenzung für den Materialstrang 2 zu bilden. Das Formungselement 3 ist dabei beispielsweise auf der Höhe der Düseneinrichtung 1 angeordnet.Furthermore, the laterally arranged shaping element 3 also acts as a counter-holder 13 in order to prevent the material strand 2 from flowing away laterally and to form a lateral boundary for the material strand 2 . The shaping element 3 is arranged, for example, at the level of the nozzle device 1 .

Des Weiteren ist in dem Ausführungsbeispiel in 9 das Formungselement 3 als drehbare Walze vorgesehen. Die Walze ist dabei mit ihrer Längsachse 102 in Y-Richtung angeordnet und um diese aktiv drehbar mittels eines nicht dargestellten Aktuators, beispielsweise eines Elektromotors, und/oder passiv drehbar. Für eine passive Drehung der Walze ist diese drehbar gelagert und wird durch Reibungskontakt mit dem Materialstrang 2 gedreht. Optional kann die Walze an ihrer Außenseite mit zusätzlichen Strukturierungselementen 103, z.B. in Form von Vorsprüngen, versehen sein, zum Strukturieren des Materialstrangs 2.Furthermore, in the embodiment in 9 the shaping element 3 is provided as a rotatable roller. The roller is arranged with its longitudinal axis 102 in the Y direction and can be actively rotated about it by means of an actuator (not shown), for example an electric motor, and/or passively rotated. For passive rotation of the roller, it is rotatably mounted and is rotated by frictional contact with the strand of material 2 . Optionally, the roller can be provided on its outside with additional structuring elements 103, e.g. in the form of projections, for structuring the strand of material 2.

Durch eine entsprechende Gestaltung der Strukturierungselemente 103 der Formungselemente 3 bzw. durch Anbringen solcher Strukturierungselemente 103, z.B. in Form von Vorsprüngen, an dem Formungselement 3 können beispielsweise Vertiefungen in den Materialstrang 2 eingebracht werden, was insbesondere beim Leichtbau von Vorteil ist.By appropriately designing the structuring elements 103 of the shaping elements 3 or by attaching such structuring elements 103, e.g. in the form of projections, to the shaping element 3, depressions can be introduced into the material strand 2, for example, which is particularly advantageous in lightweight construction.

Sind die Strukturierungselemente 103 fest an dem Formungselement 3 angebracht und sollen beispielsweise Vertiefungen oder Taschen in die Materialstränge 2 eingebracht werden, so sollte das jeweilige Formungselement 3 vorzugsweise rotierend vorgesehen sein. Des Weiteren sollte die Geschwindigkeit auf der Mantelfläche des Formungselements 3 der Auftragegeschwindigkeit entsprechen, mit welcher der Materialstrang 2 auf eine Unterlage 101 aufgetragen wird.If the structuring elements 103 are firmly attached to the shaping element 3 and if, for example, depressions or pockets are to be introduced into the material strands 2, the respective shaping element 3 should preferably be provided in a rotating manner. Furthermore, the speed on the lateral surface of the shaping element 3 should correspond to the application speed at which the strand of material 2 is applied to a base 101 .

Beispiele für Strukturierungen des Materialstrangs 2 sind im Folgenden in den 10 bis 16 gezeigt.Examples of structuring of the strand of material 2 are in the following 10 until 16 shown.

In 10 ist ein Materialstrang 2 dargestellt, welcher in mehreren Schichten 7 übereinander auf eine nicht dargestellte Unterlage, z.B. eine Bauplattform, aufgetragen wird. Dabei wird der Materialstrang 2 mittels eines Formungselements 3 geformt. Das Formungselement 3 ist in dem Ausführungsbeispiel in 10 als eine um ihre Längsachse rotierende Walze ausgebildet, welche z.B. auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet ist und deren Längsachse beispielsweise in X-Richtung verläuft. Weiter ist die Walze auf ihrer Außenseite mit zusätzlichen Strukturierungselementen 103 ausgebildet. Die Strukturierungselemente 103 sind dabei beispielweise als halbkugelförmige Vorsprünge an dem Umfang der Walze angeordnet, um entsprechende halbkugelförmige Vertiefungen 10 in den Materialstrang 2 einzubringen.In 10 a strand of material 2 is shown, which is applied in several layers 7 one on top of the other to a substrate (not shown), eg a construction platform. The strand of material 2 is shaped by means of a shaping element 3 . The shaping element 3 is in the embodiment in 10 designed as a roller rotating about its longitudinal axis, which is arranged, for example, on the upper side of the strand of material 2 and whose longitudinal axis runs, for example, in the X-direction. Furthermore, the roller is designed with additional structuring elements 103 on its outside. The structuring elements 103 are arranged, for example, as hemispherical projections on the circumference of the roller in order to introduce corresponding hemispherical depressions 10 into the strand of material 2 .

Das Einbringen solcher Vertiefungen in den Materialstrang 2 erfolgt in dem Ausführungsbeispiel in 10 von oben oder in Austrittsrichtung oder Y-Richtung der nicht dargestellten Düseneinrichtung, wobei die Vertiefungen 10 mit der darauffolgenden nächsten Schicht des Materialstrangs 2 verschlossen werden. Die Vertiefungen 10 können dabei beispielsweise zu den Vertiefungen 10 in der darunterliegenden Schicht des Materialstrangs 2 versetzt angeordnet werden, so dass möglichst wenig Material in die darunter liegenden Vertiefungen 10 gedrückt wird. Ebenso können die Vertiefungen 10 zweier Schichten des Materialstrangs 2 statt versetzt auch fluchtend zueinander angeordnet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.Such indentations are introduced into the material strand 2 in the exemplary embodiment in FIG 10 from above or in the exit direction or Y-direction of the nozzle device, not shown, with the depressions 10 being closed with the next layer of the material strand 2 that follows. The indentations 10 can be arranged offset to the indentations 10 in the underlying layer of the material strand 2, so that as little material as possible is pressed into the underlying indentations 10. Likewise, the depressions 10 of two layers of the material strand 2 can also be arranged in alignment with one another instead of offset, depending on the function and intended use.

In den 11 und 12 ist ein weiterer Materialstrang 2 dargestellt, welcher in mehreren Schichten übereinander auf eine nicht dargestellte Unterlage, z.B. eine Bauplattform, aufgetragen wird. Dabei wird der Materialstrang 2 mittels mehrerer Formungselemente 3 geformt. Ein Formungselement 3 ist in dem Ausführungsbeispiel in 11 dabei auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet und ebenfalls als eine um ihre Längsachse rotierende Walze ausgebildet, wobei die Längsachse beispielsweise in X-Richtung verläuft. Weiter ist jeweils eine rotierende Walze als Formungselement 3 auf einer oder beiden Seiten des Materialstrangs 2 angeordnet, wie in der Schnittansicht A-A in 12 gezeigt ist, um den Materialstrang 2 nicht nur auf der Oberseite sondern auch seitlich mit entsprechenden Vertiefungen als Strukturierung zu versehen. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die seitlichen Walzen in 11 und die Walze auf der Oberseite in 12 weggelassen.In the 11 and 12 a further strand of material 2 is shown, which is applied in several layers one above the other to a base (not shown), eg a construction platform. The strand of material 2 is thereby shaped by means of a plurality of shaping elements 3 . A shaping element 3 is in the embodiment in 11 arranged on the upper side of the strand of material 2 and also designed as a roller rotating about its longitudinal axis, the longitudinal axis running, for example, in the X-direction. Furthermore, a rotating roller is arranged as a shaping element 3 on one or both sides of the material strand 2, as in the sectional view AA in 12 is shown in order to provide the strand of material 2 not only on the top but also on the side with corresponding depressions as a structure. For better clarity, the side rollers are in 11 and the roller on top in 12 omitted.

Auf diese Weise kann der Materialstrang 2 mit einer Wabenstruktur, z.B. Honigwabenstruktur, oder wabenähnlichen Struktur versehen werden, wie in 11 gezeigt ist. Eine solche Wabenstruktur ist besonders im Leichtbau von Vorteil. Die Strukturierungselemente 103, mit welchen die Walze auf der Oberseite und die beiden Walzen auf den gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 versehen sind, weisen z.B. prismatische oder pyramidenförmige Vorsprünge auf.In this way, the strand of material 2 can be provided with a honeycomb structure, for example a honeycomb structure, or a honeycomb-like structure, as in 11 is shown. Such a honeycomb structure is particularly advantageous in lightweight construction. The structuring elements 103, with which the roller on the upper side and the two rollers on the opposite sides of the material strand 2 are provided, have, for example, prismatic or pyramid-shaped projections.

Zur Erzeugung besonders leichter Strukturen kann es sinnvoll sein die Strukturierung von oben und wenigstens einer oder beider Seiten des Materialstrangs 2 vorzunehmen, wie zuvor in 11 und 12, gezeigt ist. Zur Realisierung einer hohen Materialeinsparung und somit eine enge Anordnung der wabenförmigen Vertiefungen ist eine Strukturierung der Oberseite des Materialstrangs 2 hilfreich. Hier sollte die nachfolgende Schicht möglichst exakt zur darunterliegenden Schicht des Materialstrangs 2 ausgerichtet werden. In den 11 und 12 wird die seitliche Strukturierung des Materialstrangs 2 symmetrisch. Die Vertiefungen sind auf den Seiten des Materialstrangs 2 einander gegenüberliegend vorgesehen.To produce particularly light structures, it can be useful to carry out the structuring from above and at least one or both sides of the material strand 2, as previously described in 11 and 12 , is shown. Structuring the upper side of the strand of material 2 is helpful in order to achieve a high saving in material and thus a close arrangement of the honeycomb-shaped depressions. Here, the subsequent layer should be aligned as precisely as possible with the underlying layer of the strand of material 2 . In the 11 and 12 the lateral structuring of the strand of material 2 becomes symmetrical. The indentations are provided on the sides of the strand of material 2 opposite one another.

In der Variante, wie sie in 13 gezeigt ist, sind die Vertiefungen 10 auf den Seiten des Materialstrangs 2 unsymmetrisch angeordnet. Die Vertiefungen 10 sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Materialstrangs 2 zueinander versetzt angeordnet. Bei einer solchen unsymmetrischen Anordnung der Vertiefungen 10 ergibt sich eine größere Materialeinsparung.In the variant as shown in 13 is shown, the depressions 10 are arranged asymmetrically on the sides of the material strand 2 . The depressions 10 are arranged offset to one another on the opposite sides of the material strand 2 . With such an asymmetrical arrangement of the depressions 10, there is a greater saving in material.

Durch die rotierende Bewegung der zuvor beschriebenen Formungselemente 3 können keine tiefen Vertiefungen, z.B. zylindrische oder prismatische Vertiefungen, oder Taschen in dem Materialstrang 2 eingebracht werden. Abhilfe schaffen hier bewegliche oder verschiebliche Formungselemente 3, die beispielsweise Strukturierungselemente 103 aufweisen, die von oben oder in Y-Richtung und/oder von wenigstens einer Seite oder in X-Richtung beweglich oder verschieblich sind. Die Strukturierungselemente 103 können dabei mit zusätzlichen Formschrägen versehen werden. Beispiele für Formungselemente 3 und ihre Strukturierungselemente 103 zur Erzeugung von z.B. zylindrischen oder prismatischen Vertiefungen sind in nachfolgenden 14 bis 16 gezeigt.Due to the rotating movement of the shaping elements 3 described above, no deep indentations, eg cylindrical or prismatic indentations, or pockets can be made in the strand of material 2 . Movable or displaceable shaping elements 3, which for example have structuring elements 103 that can be moved or displaceable from above or in the Y direction and/or from at least one side or in the X direction, provide a remedy here. The structuring elements 103 can be provided with additional drafts. Examples of shaping elements 3 and their structuring elements 103 for producing, for example, cylindrical or prismatic depressions are given below 14 until 16 shown.

In 14 ist eine achte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 14 an eighth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Für die Erzeugung einer z.B. zylindrischen oder prismatischen Vertiefung 10 ist das Formungselement 3, z.B. ein Schlitten, vorzugsweise mit einem oder mehreren Strukturierungselementen 103 versehen, die nach dem Aufbringen des Materialstrangs 2 in den Materialstrang 2 rein- und rausbewegbar sind, wobei der zurückgelegte Weg des Formungselements 3 während der Materialformung in Auftragsrichtung oder Y-Richtung oder alternativ in Seitenrichtung oder X-Richtung möglichst klein ist. Das Formungselement 3 in Form eines Schlittens bewegt sich dabei entlang der Oberseite des Materialstrangs 2 einmal auf und ab in Y-Richtung und des Weiteren in der Auftragsrichtung oder Z-Richtung der Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 mit.For the production of a cylindrical or prismatic depression 10, for example, the shaping element 3, e.g. a carriage, is preferably provided with one or more structuring elements 103, which can be moved in and out of the material strand 2 after the material strand 2 has been applied, the path covered by the Shaping element 3 is as small as possible during material shaping in the direction of application or Y-direction or alternatively in the lateral direction or X-direction. The shaping element 3 in the form of a carriage moves along the upper side of the material strand 2 once up and down in the Y direction and further in the application direction or Z direction of the application device 5 and its nozzle device 1 .

Die achte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 14 unterscheidet sich beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass als Formungselemente 3 auf der Oberseite des Materialstrangs 2 der Schlitten mit zwei Strukturierungselementen 103 versehen ist, welche in Y-Richtung in und aus dem Materialstrang 2 herausbewegbar sind, um den Materialstrang 2 zu strukturieren. Dazu werden durch das Ein- und Ausfahren der Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 Vertiefungen 10 in die Oberseite des Materialstrangs 2 eingebracht. Der Schlitten als Formungselement 3 bewegt sich dabei mit der Düseneinrichtung 1 mit, während die Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 ein -und ausgefahren werden, um diesen mit den Vertiefungen 10 zu versehen. Durch das Ein- und Ausfahren der Strukturierungselemente 103 in den Materialstrang 2 können auch z.B. zylindrische Vertiefungen oder Vertiefungen mit jedem anderen konstanten Querschnitt problemlos in dem Materialstrang 2 ausgebildet werden.The eighth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 14 differs, for example, from the second in 2 illustrated embodiment in that the carriage is provided with two structuring elements 103 as shaping elements 3 on the upper side of the material strand 2, which can be moved in and out of the material strand 2 in the Y-direction in order to structure the material strand 2. become depressions 10 are introduced into the upper side of the material strand 2 by moving the structuring elements 103 in and out into the material strand 2 . The carriage as the shaping element 3 moves with the nozzle device 1 while the structuring elements 103 are moved in and out of the material strand 2 in order to provide the latter with the depressions 10 . By moving the structuring elements 103 in and out of the strand of material 2, for example, cylindrical indentations or indentations with any other constant cross-section can also be formed in the strand of material 2 without any problems.

Des Weiteren weist in 14 die Düseneinrichtung 1 auf ihrer Vorderseite einen Gegenhalter 13 auf, der verhindert, dass der Materialstrang 2 nach vorne oder in Auftragsrichtung (Z-Richtung) aus der Düseneinrichtung 1 ungewollt wegfließen kann.Furthermore, in 14 the nozzle device 1 has a counter-holder 13 on its front side, which prevents the strand of material 2 from being able to unintentionally flow out of the nozzle device 1 forwards or in the application direction (Z-direction).

Auf diese Weise kann eine Schicht eines Materialstrangs 2 mit Vertiefungen 10, z.B. zylindrischen und/oder prismatischen Vertiefungen versehen werden, wobei Vertiefungen 10 der Schicht mit der nächsten Schicht des Materialstrangs 2 verschlossen werden können. Die Vertiefungen 10 der Schichten können, wie in 14 gezeigt, beispielsweise versetzt zueinander angeordnet sein.In this way, a layer of a strand of material 2 can be provided with depressions 10, for example cylindrical and/or prismatic depressions, with depressions 10 of the layer being able to be sealed with the next layer of the strand of material 2. The depressions 10 of the layers can, as in 14 shown, for example, be offset from one another.

Statt auf der Oberseite kann der Schlitten als Formungselement 3 auch auf der Vorderseite des Materialstrangs 2 vorgesehen werden, ähnlich wie in nachfolgender 15, wobei die beiden Formungselemente 3 dabei in die Vorderseite des Materialstrangs 2 ein- und ausfahrbar sind, um diesen zu strukturieren. Auch kann wenigstens ein Schlitten zusätzlich oder alternativ als Formungselement 3 mit wenigstens einem Strukturierungselement auf wenigstens einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen sein und sein Strukturierungselement 103 von der Seite in den Materialstrang 2 ein- und ausfahren, um diesen zu strukturieren.Instead of being on the upper side, the carriage can also be provided as a shaping element 3 on the front side of the material strand 2, similar to what follows 15 , The two shaping elements 3 being able to be moved in and out of the front side of the material strand 2 in order to structure it. At least one carriage can also be provided additionally or alternatively as a shaping element 3 with at least one structuring element on at least one side of the material strand 2 and its structuring element 103 can move in and out of the material strand 2 from the side in order to structure it.

In 15 ist eine neunte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 15 a ninth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die neunte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 15 unterscheidet sich beispielsweise von der achten in 14 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass zwei Strukturierungselemente 103 an einer Frontplatte 104 als Formungselement 3 vorgesehen sind, die sich in Auftragsrichtung oder Z-Richtung vor dem aufgebrachten Materialstrang 2 befindet. Die Frontplatte 104 kann z.B. an oder vor der Düseneinrichtung 1 vorgesehen sein. Des Weiteren sind die Strukturierungselemente 103 an der Frontplatte 104 in die Außen- oder Vorderseite des Materialstrangs 2 ein- und ausfahrbar, wie in 14 gezeigt ist. Die Frontplatte 104 kann hierbei optional zusätzlich als Gegenhalter 13 dienen, welcher ein Herausfließen des Materialstrangs 2 in Auftragsrichtung oder Z-Richtung an der Düseneinrichtung 1 vorbei verhindert.The ninth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 15 differs, for example, from the eighth in 14 illustrated embodiment characterized in that two structuring elements 103 are provided on a front panel 104 as a shaping element 3, which is in the direction of application or Z-direction in front of the applied strand of material 2. The front plate 104 can be provided on or in front of the nozzle device 1, for example. Furthermore, the structuring elements 103 on the front panel 104 can be moved in and out of the outside or front side of the material strand 2, as shown in FIG 14 is shown. In this case, the front plate 104 can optionally also serve as a counter-holder 13, which prevents the material strand 2 from flowing out past the nozzle device 1 in the application direction or Z-direction.

Beispielsweise bewegen sich die Strukturierungselemente 103 mit einer Geschwindigkeit in Bezug zu dem Formungselement 3, hier der Frontplatte 104, die z.B. der Geschwindigkeit der Auftrageeinrichtung 5 entspricht und dieser entgegengesetzt ist. In Bezug auf den aufgetragenen Materialstrang 2 bleiben somit die Strukturierungselemente 103 stehen. Nur wenn eine Zwischenwand erzeugt werden soll, werden die Strukturierungselemente 103 zurückgezogen und bleiben in der Frontplatte 104 so lange, bis die gewünschte Stärke der Zwischenwand erzeugt ist. Anschließend fahren die Strukturierungselemente 103 wieder mit der oben beschriebenen Bewegung aus der Frontplatte 104 heraus in den Materialstrang 2. Bleiben die Strukturierungselemente 103 fest ausgefahren, so können Hohlräume in der jeweiligen Schicht des Materialstrangs 2 erzeugt werden.For example, the structuring elements 103 move at a speed in relation to the shaping element 3, here the front panel 104, which corresponds to the speed of the application device 5 and is opposite to it, for example. In relation to the applied strand of material 2, the structuring elements 103 thus remain. Only when an intermediate wall is to be created are the structuring elements 103 retracted and remain in the front panel 104 until the desired thickness of the intermediate wall has been created. The structuring elements 103 then move out of the front plate 104 into the strand of material 2 again with the movement described above. If the structuring elements 103 remain firmly extended, cavities can be produced in the respective layer of the strand of material 2 .

Es können so mehrere Schichte des Materialstrangs 2 mit abgeschlossenen Kammern übereinander gebildet werden, wie in 15 gezeigt ist, was insbesondere im Leichtbau von Vorteil ist. Ebenso kann der Materialstrang nicht nur in Schichten übereinander sondern zusätzlich oder alternativ auch in Schichten oder Lagen nebeneinander angeordnet werden zum Ausbilden eines flächigen Bauteils.In this way, several layers of the material strand 2 with closed chambers can be formed one on top of the other, as in 15 is shown, which is particularly advantageous in lightweight construction. Likewise, the strand of material can be arranged not only in layers one above the other, but additionally or alternatively also in layers or plies next to one another in order to form a flat component.

In 16 ist eine zehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt. Der Materialstrang 2 in 16 ist dabei von oben gezeigt.In 16 a tenth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown. The strand of material 2 in 16 is shown from above.

Die zehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 16 unterscheidet sich beispielsweise von der neunten in 15 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass ein Formungselement 3 an wenigstens einer Seite des Materialstrangs 2 vorgesehen ist, wobei das Formungselement 3 aus zwei zueinander versetzten rotierenden Teilen, hier Scheiben 14, besteht. Dabei sind Strukturierungselemente 103 vorgesehen, die z.B. über zwei Achsen 16 und eine feststehendes Element 15 mit den beiden Scheiben 14 derart gekoppelt sind, dass sie in und aus dem Materialstrang 2 herausbeweglich sind.The tenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 16 differs, for example, from the ninth in 15 illustrated embodiment characterized in that a shaping element 3 is provided on at least one side of the material strand 2, wherein the shaping element 3 consists of two mutually offset rotating parts, here discs 14, consists. In this case, structuring elements 103 are provided, which are coupled to the two discs 14 via two axes 16 and a fixed element 15, for example, in such a way that they can be moved into and out of the material strand 2.

Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel bewegt und insbesondere rotiert das Formungselement 3 während seine Strukturierungselemente 103 ihre Ausrichtung beibehalten. Das wird in 16 dadurch erreicht, dass die Strukturierungselemente 103, wie zuvor beschrieben, über z.B. zwei Achsen 16 an den verschiedenen Scheiben 14 befestigt sind, wobei die beiden Scheiben 14 zueinander versetzt angeordnet sind. Die beiden Scheiben 14 sind beispielsweise in einem festen Abstand zueinander drehbar gelagert. Beispielsweise werden beide Scheiben 14 über einen nicht dargestellten Aktuator, z.B. Motor, synchron bewegt, so dass durch die Bewegung des Formungselements 3 mit der Auftrageeinrichtung 5 die Strukturierungselemente 103 zumindest an einer Position keine Bewegung in Auftragsrichtung in Bezug zu dem Materialstrang 2 ausführen. Durch diese Aufhängung der Formungselemente 3 werden diese in den Materialstrang 2 gedrückt und auch wieder aus diesem herausgezogen, ohne dass die Strukturierungselemente 3 ihre Richtung ändern. Dadurch können Vertiefungen mit einem beliebigen konstanten Querschnitt erzielt werden, beispielsweise zylindrische Vertiefungen usw..At the in 16 The embodiment shown moves and in particular rotates the shaping element 3 while its structuring elements 103 maintain their orientation. this will be in 16 achieved in that the structuring ELEMENTS 103, as described above, are attached to the various discs 14 via, for example, two axles 16, the two discs 14 being arranged in an offset manner with respect to one another. The two discs 14 are, for example, rotatably mounted at a fixed distance from one another. For example, both disks 14 are moved synchronously via an actuator (not shown), e.g. a motor, so that the movement of the shaping element 3 with the application device 5 means that the structuring elements 103 do not move in the application direction in relation to the material strand 2 at least in one position. As a result of this suspension of the shaping elements 3, they are pressed into the material strand 2 and also pulled out of it again without the structuring elements 3 changing their direction. This allows indentations of any constant cross-section to be obtained, e.g. cylindrical indentations, etc.

In einer weiteren Variante können statt Scheiben 14 auch nicht dargestellte längliche Formungselemente verwendet werden.In a further variant, elongate shaping elements (not shown) can also be used instead of disks 14 .

In noch einer weiteren Variante kann ein nicht dargestelltes Förderband verwendet werden, aus welchem die Strukturierungselemente in den Materialstrang ein- und ausfahren können.In yet another variant, a conveyor belt (not shown) can be used, from which the structuring elements can move in and out of the material strand.

In 17 ist eine elfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 17 an eleventh embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die elfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 17 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass statt des in 9 seitlich angeordnete Formungselements ein eigener seitlich angeordneter Gegenhalter 13 vorgesehen ist, um das seitliche Wegfließen des Materialstrangs 2 zu verhindern und eine seitliche Begrenzung für den Materialstrang 2 zu bilden. Zusätzliche Formungselemente beispielsweise zum Glätten oder zum Strukturieren des Materialstrangs 2 sind in 17 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 ist in 17 derart ausgebildet, dass sie den Materialstrang 2 seitlich oder in X-Richtung auf eine Unterlage 101 aufträgt. Der Gegenhalter 13 auf der gegenüberliegenden Seite der Düseneinrichtung 1 verhindert dabei, wie zuvor beschrieben, ein seitliches oder in X-Richtung erfolgendes Wegfließen des Materialstrangs 2.The eleventh embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 17 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment in that instead of in 9 laterally arranged shaping element a separate laterally arranged counter-holder 13 is provided in order to prevent the material strand 2 from flowing away laterally and to form a lateral boundary for the material strand 2 . Additional shaping elements, for example for smoothing or structuring the strand of material 2, are in 17 not shown for reasons of clarity. The nozzle device 1 of the application device 5 is in 17 designed in such a way that it applies the strand of material 2 to a base 101 laterally or in the X-direction. The counter-holder 13 on the opposite side of the nozzle device 1 prevents, as previously described, the material strand 2 from flowing away laterally or in the X-direction.

Des Weiteren ist in 18 eine zwölfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Furthermore, in 18 a twelfth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die zwölfte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 18 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass das Auftragen des Materialstrangs 2 von zwei Seiten in X-Richtung erfolgt, statt nur von einer Seite wie in 9. Formungselemente zum zusätzlichen Formen des Materialstrangs 2 sind in 18 ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Auftrageeinrichtung 5 und ihre Düseneinrichtung 1 tragen den Materialstrang seitlich oder in X-Richtung auf und sind des Weiteren wenigstens in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 bewegbar. Auf diese Weise kann sehr einfach der Materialstrang 2 in der Höhe aufgetragen werden und so besonders hohe Schichten erzielt werden, wie in 18 gezeigt ist. Zusätzlich kann die Auftrageeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 auch in Z-Richtung und/oder X-Richtung verfahrbar ausgebildet sein.The twelfth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 18 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment in that the material strand 2 is applied from two sides in the X-direction instead of just from one side as in FIG 9 . Shaping elements for additional shaping of the strand of material 2 are in 18 also not shown for reasons of clarity. The application device 5 and its nozzle device 1 apply the material strand laterally or in the X-direction and can also be moved at least in the Y-direction or perpendicular to the base 101 . In this way, the strand of material 2 can be applied in height very easily and particularly high layers can be achieved, as in 18 is shown. In addition, the application device 5 and its nozzle device 1 can also be designed to be movable in the Z-direction and/or the X-direction.

In 19 ist eine dreizehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 19 a thirteenth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die dreizehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 19 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der siebten in 9 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die Düseneinrichtung 1 der Auftrageeinrichtung 5 vor dem Materialstrang 2 angeordnet ist und das Material des Materialstrangs 2 gegen die Auftragsrichtung oder Z-Richtung ausgegeben werden kann. Hierbei ist kein Formungselement als Gegenhalter wie in 9 notwendig. Zumindest die Düseneinrichtung 1 ist zusätzlich wenigstens in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101, z.B. Bauplattform 6, beweglich, so dass der Materialstrang 2 in mehreren Schichten übereinander angeordnet werden kann. Des Weiteren kann die Düseneinrichtung 1 zumindest zusätzlich oder alternativ in X-Richtung verfahrbar ausgebildet sein zum Auftragen von mehreren Schichten nebeneinander.The thirteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 19 differs, for example, from the seventh in 9 illustrated embodiment characterized in that the nozzle device 1 of the application device 5 is arranged in front of the material strand 2 and the material of the material strand 2 can be output against the direction of application or Z-direction. Here, no forming element is used as a counter-holder as in 9 necessary. At least the nozzle device 1 is additionally movable at least in the Y-direction or perpendicular to the base 101, eg construction platform 6, so that the strand of material 2 can be arranged in several layers one above the other. Furthermore, the nozzle device 1 can at least additionally or alternatively be designed to be movable in the X-direction for the application of several layers next to one another.

Zusätzlich kann auch ein Verkippen oder Neigen der Düseneinrichtung 1 in den Ausführungsformen in 17, 18 und 19 z.B. zu der Y-Achse oder Senkrechten vorgesehen sein, wie zuvor beispielhaft mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrieben wurde.In addition, tilting or tilting of the nozzle device 1 in the embodiments in 17 , 18 and 19 eg be provided to the Y-axis or perpendicular, as previously exemplified with reference to FIG 3 until 6 was described.

Falls die Schichten des Materialstrangs 2 sich bei der Erzeugung der Schichten kreuzen, sind die Düseneinrichtung 1 und/oder der nicht dargestellte Gegenhalter auf der Vorderseite der Düseneinrichtung 1 entfernbar, indem der Gegenhalter beispielsweise nach oben wegfährt, wie durch Doppelpfeile in den 17 bis 19 angedeutet ist.If the layers of the material strand 2 intersect when the layers are created, the nozzle device 1 and/or the counter-holder (not shown) can be removed on the front side of the nozzle device 1 by the counter-holder moving upwards, for example, as indicated by the double arrows in FIGS 17 until 19 is indicated.

In 20 ist eine vierzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 20 a fourteenth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die vierzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 20 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der zweiten in 2 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass ein Formungselement 3 in Form eines Kerns 18 in der Düseneinrichtung 1 vorgesehen ist zur Erzeugung eines Hohlraums 105 in dem Materialstrang 2. Der Materialstrang 2 und der darin angeordnete Kern 18 sind in 20 zum besseren Verständnis in einer geschnittenen Darstellung gezeigt. Die dahinter bzw. davor liegenden Schichten des Materialstrangs 2, welche nicht dargestellt sind, stützen das Material des Materialstrangs 2 oberhalb des Hohlraums 105 ab.The fourteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 20 differs, for example, from the second in 2 illustrated embodiment in that a shaping element 3 is provided in the form of a core 18 in the nozzle device 1 to produce a cavity 105 in the material strand 2. The material strand 2 and the core 18 arranged therein are in 20 shown in a sectional representation for better understanding. The layers of the material strand 2 located behind or in front of it, which are not shown, support the material of the material strand 2 above the cavity 105 .

Weiter ist in 21 eine fünfzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Next is in 21 a fifteenth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die fünfzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 21 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der vierzehnten in 20 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass der Kern 18 als Formungselement 3 der Düseneinrichtung 1 pulsierend oder abwechselnd in den Materialstrang 2 ein - und ausgefahren wird zur Erzeugung von aufeinanderfolgenden Hohlräumen 105 in dem Materialstrang 2, welche durch Zwischenwände voneinander abgetrennt sind.The fifteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 21 differs, for example, from the fourteenth in 20 illustrated embodiment in that the core 18 as a shaping element 3 of the nozzle device 1 is moved in and out of the strand of material 2 in a pulsating manner or alternately in order to produce successive cavities 105 in the strand of material 2, which are separated from one another by intermediate walls.

In einer Alternative kann über eine nicht dargestellte Lanze oder ein Rohr in dem Kern 18 ein zusätzliches Füllmaterial in den jeweiligen Hohlraum 105 eingebracht werden. Das Füllmaterial kann dabei z.B. fest, flüssig, gasförmig, pastös oder pulverförmig usw. sein. Beispielsweise kann als Gas Luft in den Hohlraum 105 oder die Hohlkammer gefüllt werden oder als pulverförmiges Material z.B. Sand usw., je nach Funktion und Einsatzzweck. Als festes Material können beispielsweise Fasern in die Hohlräume 105 eingeführt werden usw., je nach Funktion und Einsatzzweck.In an alternative, an additional filling material can be introduced into the respective cavity 105 via a lance (not shown) or a tube in the core 18 . The filling material can be e.g. solid, liquid, gaseous, pasty or powdery etc. For example, air can be filled into the cavity 105 or the hollow chamber as a gas, or sand, etc., as a powdered material, depending on the function and intended use. Fibers, for example, can be introduced into the cavities 105 as a solid material, etc., depending on the function and intended use.

In 22 ist eine sechzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 22 shows a sixteenth embodiment of the manufacturing device 100 for manufacturing a component from at least one strand of material 2 according to the invention.

Die sechzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 22 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 19 dargestellten dreizehnten Ausführungsform dadurch, dass zwei Kerne 18 als Formungselemente 3 in der Düseneinrichtung 1 angeordnet und in Auftragsrichtung oder Z-Richtung abwechselnd oder pulsierend in den Materialstrang 2 ein - und ausfahrbar sind, um diesen mit Hohlräumen 105 zu versehen, welche durch Zwischenwände 106 voneinander getrennt sind. Über eine nicht dargestellte Lanze oder Rohr kann zusätzliches Füllmaterial in den jeweiligen Hohlraum 105 eingebracht werden. Das Füllmaterial kann dabei, wie zuvor beschrieben, fest, flüssig, gasförmig, pastös oder pulverförmig usw. sein. Die Düseneinrichtung 1 kann dabei zusätzlich, wie in 22 gezeigt ist, mit den Formungselementen 3 in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101 bewegbar sein, zum Auftragen höherer Schichten des Materialstrangs 2 zumindest übereinander. Die Düseneinrichtung 1 in 22 weist des Weiteren optional einen zusätzlichen Gegenhalter 13 auf, der ein nach vorne oder in Z-Richtung Wegfließen des Materialstrangs 2 verhindert. Der Gegenhalter 13 kann dabei optional zusätzlich in Y-Richtung auf und ab beweglich vorgesehen sein, wie mit einem Doppelpfeil in 22 angedeutet ist.The sixteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 22 differs, for example, from the in 19 illustrated thirteenth embodiment in that two cores 18 are arranged as shaping elements 3 in the nozzle device 1 and can be moved in and out of the material strand 2 alternately or in a pulsating manner in the application direction or Z-direction in order to provide it with cavities 105 which are separated from one another by partition walls 106 are separated. Additional filling material can be introduced into the respective cavity 105 via a lance or tube (not shown). As described above, the filling material can be solid, liquid, gaseous, pasty or powdery, etc. The nozzle device 1 can additionally, as in 22 is shown to be movable with the shaping elements 3 in the Y-direction or perpendicularly to the base 101 for applying higher layers of the material strand 2 at least one above the other. The nozzle device 1 in 22 furthermore optionally has an additional counter-holder 13 which prevents the material strand 2 from flowing away forwards or in the Z-direction. The counter-holder 13 can optionally also be provided so that it can be moved up and down in the Y direction, as indicated by a double arrow in FIG 22 is indicated.

In 23 ist eine siebzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 23 shows a seventeenth embodiment of the manufacturing device 100 for manufacturing a component from at least one strand of material 2 according to the invention.

Die siebzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 23 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 20 dargestellten vierzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Düseneinrichtung 1 z.B. zwei Kerne 18 mit Zuführungseinrichtungen 19, z.B. Zuführungsleitungen, im Inneren aufweist, zum Erzeugen eines jeweiligen, insbesondere fortlaufenden, Hohlraums 105 in dem Materialstrang 2 und zum Füllen des Hohlraums 105 mit dem zusätzlichen Füllmaterial 20. Dabei wird als zusätzliches Füllmaterial 20 beispielsweise festes Material wie Fasern, z.B. Endlosfasern, Kurzfasern und/oder Langfasern, Rovings usw., flüssiges, gasförmiges, pastöses und/oder pulverförmiges Material in den jeweiligen Hohlraum 105 durch die Zuführungseinrichtung 19 des Kerns 18 zugeführt. Dadurch kann beispielsweise die Festigkeit des Materialstrangs 2 erhöht und das Gewicht reduziert werden, da der Materialstrang 2 nicht als massives Teil sondern als Materialstrang 2 mit wenigstens einem zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllten Hohlraum 105 ausgebildet werden kann.The seventeenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 23 differs, for example, from the in 20 illustrated fourteenth embodiment in that the nozzle device 1 has, for example, two cores 18 with feed devices 19, e.g. Solid material such as fibers, e.g. continuous fibers, short fibers and/or long fibers, rovings, etc., liquid, gaseous, pasty and/or powdered material is fed into the respective cavity 105 through the feed device 19 of the core 18 as additional filling material 20. As a result, for example, the strength of the strand of material 2 can be increased and the weight reduced, since the strand of material 2 cannot be formed as a solid part but as a strand of material 2 with at least one cavity 105 at least partially filled with a filling material.

In dem in 23 gezeigten Ausführungsbeispiel werden beispielsweise Endlosfasern als Füllmaterial 20 von einer mit der jeweiligen Zuführungseinrichtung 19 verbundenen Speichereinrichtung 21 in den Hohlraum 105 des Materialstrangs 2 eingeführt, um diesen zumindest teilweise oder vollständig zu füllen, je nach Funktion und Einsatzzweck.in the in 23 In the exemplary embodiment shown, endless fibers are introduced as filling material 20 from a storage device 21 connected to the respective feed device 19 into the cavity 105 of the material strand 2 in order to fill it at least partially or completely, depending on the function and intended use.

Die Düseneinrichtung 1 ist dabei mit ihren Kernen 18, deren Zuführungseinrichtungen 19, und ggf. den Speichereinrichtungen 21 zusätzlich zumindest in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage 101, insbesondere Bauplattform 6, verschieblich ausgebildet, so dass der zumindest teilweise gefüllte Materialstrang 2 in mehreren Schichten übereinander angeordnet werden kann.The nozzle device 1 is with their cores 18, the feed devices 19, and if necessary, the storage devices 21 are also designed to be displaceable at least in the Y direction or perpendicular to the base 101, in particular construction platform 6, so that the at least partially filled strand of material 2 can be arranged in several layers one above the other.

In 24 ist eine achtzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.In 24 an eighteenth embodiment of the manufacturing device 100 for manufacturing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die achtzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 24 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 23 dargestellten siebzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Zuführungseinrichtungen 19 in der Wandung der Düseneinrichtung 1 vorgesehen sind. Über Speichereinrichtungen 21 wird das zusätzliche Füllmaterial 20 der Ausgabeeinrichtung 5 und deren Düseneinrichtung 1 zugeführt und in den Materialstrang 2 eingearbeitet. Das Füllmaterial 20 wie z.B. Fasern usw. wird in den Materialstrang 2 eingedrückt und von diesem mitgenommen.The eighteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 24 differs, for example, from the in 23 illustrated seventeenth embodiment in that the feed devices 19 are provided in the wall of the nozzle device 1. The additional filling material 20 is fed to the dispensing device 5 and its nozzle device 1 via storage devices 21 and incorporated into the strand of material 2 . The filling material 20 such as fibers etc. is pressed into the strand of material 2 and taken along by it.

Weiter ist in 25 eine neunzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 zur Herstellung eines Bauteils aus wenigstens einem Materialstrang 2 gemäß der Erfindung gezeigt.Next is in 25 a nineteenth embodiment of the production device 100 for producing a component from at least one strand of material 2 according to the invention is shown.

Die neunzehnte Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß 25 unterscheidet sich dabei beispielsweise von der in 24 dargestellten achtzehnten Ausführungsform dadurch, dass die Zuführungseinrichtungen 19 in einem an die Düseneinrichtung 1 angeschlossenen Zusatzelement 22 angeordnet sind. Das Zusatzelement 22 weist dabei eine Öffnung zum Aufnehmen und Hindurchführen des Materialstrangs 2 der Düseneinrichtung 1 auf. Des Weiteren sind seitlich in dem Zusatzelement 22, wie zuvor bei der Düseneinrichtung in 24, die beiden Zuführungseinrichtungen 19 zum Zuführen beispielsweise von Endlosfasern als Füllmaterial 20 vorgesehen. Die Zuführungseinrichtungen 19 sind dabei an entsprechende Speichereinrichtungen 21 angeschlossen, in welchen die Endlosfasern gespeichert sind und den Zuführungseinrichtungen 19 zugeführt werden. Durch die Zuführungseinrichtungen 19 werden die Fasern in den Materialstrang 2 eingearbeitet. Das Füllmaterial 20 bzw. die Fasern werden in den Materialstrang 2 eingedrückt und von diesem mitgenommen.The nineteenth embodiment of the manufacturing apparatus 100 according to FIG 25 differs, for example, from the in 24 illustrated eighteenth embodiment in that the feed devices 19 are arranged in an additional element 22 connected to the nozzle device 1 . The additional element 22 has an opening for receiving and guiding through the strand of material 2 of the nozzle device 1 . Furthermore, laterally in the additional element 22, as before with the nozzle device in 24 , the two feed devices 19 for feeding, for example, endless fibers as filling material 20 are provided. The feed devices 19 are connected to corresponding storage devices 21 in which the endless fibers are stored and fed to the feed devices 19 . The fibers are incorporated into the strand of material 2 by the feed devices 19 . The filling material 20 or the fibers are pressed into the strand of material 2 and taken along by it.

Die gesamte Auftrageeinrichtung 5 und/oder die Düseneinrichtung 1 können drehbar ausgebildet sein, so dass die Ausrichtung der anisotropen Eigenschaften des Materialstrangs 2, wie z.B. die Breite des Materialstrangs 2, das Material des Materialstrangs 2, in Bezug auf die Auftragsrichtung erhalten bleiben können, auch wenn sich die Auftragsrichtung ändert, wie in 26 gezeigt ist. In 26 verläuft der Materialstrang 2 nicht geradlinig sondern beschreibt beispielsweise einen Kurvenverlauf.The entire application device 5 and/or the nozzle device 1 can be designed to be rotatable, so that the orientation of the anisotropic properties of the material strand 2, such as the width of the material strand 2, the material of the material strand 2, can also be retained in relation to the direction of application when the order direction changes, as in 26 is shown. In 26 the strand of material 2 does not run in a straight line but describes a curve, for example.

Die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung kann endlos drehbar oder um einen gewissen Winkel, von z.B. 90° wie in 26 gezeigt ist drehbar sein. Grundsätzlich kann die Auftrageeinrichtung 5 um einen Winkel beispielsweise in einem Bereich von größer 0° bis zu 360° oder bis zu 720° und größer drehbar sein. Des Weiteren kann die Auftrageeinrichtung 5 mit ihrer Düseneinrichtung beispielsweise nach dem Auftragen einer kompletten Schicht des Materialstrangs 2 oder auch während des Auftragens einer Schicht des Materialstrangs 2 in eine vorzugsweise vorbestimmte Winkelposition zurückgedreht werden.The application device 5 with its nozzle device can be rotated endlessly or by a certain angle, of 90°, for example, as in 26 shown to be rotatable. In principle, the application device 5 can be rotated through an angle, for example in a range from greater than 0° up to 360° or up to 720° and greater. Furthermore, the application device 5 with its nozzle device can be rotated back into a preferably predetermined angular position, for example after the application of a complete layer of the material strand 2 or also during the application of a layer of the material strand 2 .

Die für die jeweilige Schicht des Materialstrangs 2 aufzutragende Materialmenge ist an den jeweiligen Querschnitt der Schicht des Materialstrangs 2 angepasst und kann durch Sensoren ggf. überprüft werden. Sind breite oder schmälere Schichten des Materialstrangs 2 zu realisieren, so kann dies alternativ auch über den Vorschub in Auftrags- oder Zuführrichtung bzw. Z-Richtung und/oder in der Höhe bzw. Y-Richtung geschehen und dadurch entsprechend dünnere oder dickere Schichten des Materialstrangs 2 erzeugt werden.The amount of material to be applied for the respective layer of the material strand 2 is adapted to the respective cross section of the layer of the material strand 2 and can be checked by sensors if necessary. If broader or narrower layers of the material strand 2 are to be realized, this can alternatively also be done by advancing in the application or feed direction or Z-direction and/or in the height or Y-direction and thus correspondingly thinner or thicker layers of the material strand 2 are generated.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann wenigstens die Düseneinrichtung 1, die Auftrageeinrichtung 5, ein Kern 18, eine Zuführungseinrichtung 19, eine Speichereinrichtung 21, ein Strukturierungselement 103, ein Gegenhalter 13, ein Zusatzelement 22 und/oder ein Formungselement 3 sowie alle anderen Systemkomponenten temperierbar vorgesehen sein und erwärmt und/oder gekühlt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere können wenigstens die Auftrageeinrichtung 5, der Kern 18, die Zuführungseinrichtung 19, die Speichereinrichtung 21, das Strukturierungselement 103, der Gegenhalter 13, das Zusatzelement 22 und/oder das Formungselement 3 unabhängig voneinander geheizt und/oder gekühlt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Beispielsweise kann die Düseneinrichtung 1 geheizt und wenigstens ein Strukturierungselement 103 und/oder Formungselement 3 gekühlt werden. Die Temperierung oder das Heizen und/oder Kühlen kann abhängig von der Zeit variieren, so dass beispielsweise zuerst geheizt und anschließend gekühlt wird oder umgekehrt.In all embodiments of the invention, at least the nozzle device 1, the application device 5, a core 18, a feed device 19, a storage device 21, a structuring element 103, a counter-holder 13, an additional element 22 and/or a shaping element 3 as well as all other system components can be temperature-controlled and be heated and/or cooled, depending on the function and intended use. In particular, at least the application device 5, the core 18, the feed device 19, the storage device 21, the structuring element 103, the counter-holder 13, the additional element 22 and/or the shaping element 3 can be heated and/or cooled independently of one another, depending on the function and intended use . For example, the nozzle device 1 can be heated and at least one structuring element 103 and/or shaping element 3 can be cooled. The temperature control or the heating and/or cooling can vary depending on the time, so that, for example, heating is carried out first and then cooling, or vice versa.

Durch das Temperieren zumindest von Teilen der Herstellungsvorrichtung 100 kann die Herstellung eines Bauteils verbessert und beschleunigt werden. Des Weiteren können die Eigenschaften des Materialstrangs 2 durch das Temperieren zumindest von einem Teil der Herstellungsvorrichtung 100 gezielt beeinflusst werden.The production of a component can be improved and accelerated by tempering at least parts of the production device 100 . Furthermore, the properties of the strand of material 2 can at least be influenced in a targeted manner by a part of the production device 100 .

Mittels der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 100 und dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es möglich den Materialstrang 2 zu formen und/oder wenigstens ein zusätzliches Material oder Füllmaterial 20 in den Materialstrang 2 einzubringen und dadurch die Eigenschaften des aufgetragenen Materialstrangs 2 zu verändern und beispielsweise an bestimmte Bedürfnisse gezielt anzupassen.Using the production device 100 according to the invention and the production method according to the invention, it is possible to shape the strand of material 2 and/or to introduce at least one additional material or filler material 20 into the strand of material 2 and thereby to change the properties of the applied strand of material 2 and, for example, to adapt them specifically to specific needs.

Mehrere unterschiedliche Ziele können damit angestrebt werden wie beispielsweise die Generierung sehr hoher Schichten von Materialsträngen für die schnelle Erzeugung großer Bauteile. Dabei kann z.B. wenigstens ein Formungselement 3 eingesetzt werden, dass beispielsweise eine möglichst glatte und möglichst stufenfreie Außenfläche erzeugt und ansonsten sichtbare Stufen nicht mehr erkennbar sind. Des Weiteren kann die Herstellung möglichst leichter Strukturen durch das Einbringen von Hohlräumen 105 und/oder Vertiefungen 10 in den Materialstrang 2 erzielt werden. Außerdem kann der Materialstrang 2 durch das Einbringen von wenigstens einem Zusatzmaterial oder Füllmaterial 20, wie Fasern usw., beispielsweise zusätzlich verstärkt werden.Several different goals can be aimed at, such as the generation of very high layers of material strands for the rapid production of large components. In this case, for example, at least one shaping element 3 can be used that, for example, produces an outer surface that is as smooth as possible and as step-free as possible, and otherwise visible steps are no longer recognizable. Furthermore, the production of structures that are as light as possible can be achieved by introducing cavities 105 and/or depressions 10 into the strand of material 2 . In addition, the strand of material 2 can be additionally reinforced, for example, by introducing at least one additional material or filling material 20, such as fibers etc.

In den Ausführungsformen der Erfindung können die Strukturierungselemente 103 und/oder Formungselemente 3 zusätzlich konditioniert werden, wie zuvor beschrieben durch Wärmen und/oder Kühlen derselben. Dadurch kann eine bessere „Formfüllung“, eine schnellere Aushärtung, sowie geringere Anhaftungen an den Formungselementen usw. erzielt werden. In the embodiments of the invention, the structuring elements 103 and/or shaping elements 3 can be additionally conditioned, as previously described, by heating and/or cooling them. As a result, better "mold filling", faster curing and less adhesion to the forming elements, etc. can be achieved.

Damit das Material des Materialstrangs 2 nicht an den Formungselementen 3 und/oder den Strukturierungselementen 103 ungewollt anhaftet, können die Formungselemente 3 und/oder die Strukturierungselemente 103 mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein, beispielsweise Teflon@ usw..So that the material of the material strand 2 does not unintentionally adhere to the shaping elements 3 and/or the structuring elements 103, the shaping elements 3 and/or the structuring elements 103 can be provided with a non-stick coating, for example Teflon® etc.

Zusätzlich oder alternativ können auch Formtrennmittel, Pulver und/oder Flüssigkeiten mit auf die Formungselemente 3 und/oder die Strukturierungselemente 103 aufgebracht werden.Additionally or alternatively, mold release agents, powder and/or liquids can also be applied to the shaping elements 3 and/or the structuring elements 103 .

Ebenso kann in weiteren Alternativen der Erfindung ein Luftstrom oder ein Gasstrom verwendet werden zur schnelleren Abkühlung und/oder Formung zumindest eines Teils der Herstellungsvorrichtung 100 und/oder zumindest eines Teils des Materialstrangs 2. Zur Formung können beispielsweise mittels einer Düse als Formungselement ein Luftstrahl oder Flüssigkeitsstrahl der Düse gezielt eingesetzt werden, um beispielsweise Vertiefungen, insbesondere punktuelle Vertiefungen usw., in den Materialstrang 2 einzubringen oder einzuformen.Likewise, in further alternatives of the invention, an air flow or a gas flow can be used for more rapid cooling and/or shaping of at least a part of the production device 100 and/or at least a part of the material strand 2. For the shaping, an air jet or liquid jet can be used, for example, by means of a nozzle as the shaping element of the nozzle can be used in a targeted manner, for example in order to introduce or form indentations, in particular selective indentations, etc., in the strand of material 2 .

Die Ablösung des Materials von z.B. dem Formungselement, die Strukturierung und/oder die Formung des Materialstrangs 2 kann durch Vibration beispielsweise des Formungselements 3, des Strukturierungselements 103 und/oder des Kerns 18 usw. unterstützt werden.The detachment of the material from e.g. the shaping element, the structuring and/or the shaping of the material strand 2 can be supported by vibration, for example of the shaping element 3, the structuring element 103 and/or the core 18 etc.

Das Formungselement und insbesondere das Strukturierungselement 103 kann wahlweise zusätzlich mit einer Mikrostrukturierung oder Nanostrukturierung zur Erzielung eines sog. Lotuseffekts oder eine Antihaftbeschichtung, z.B. einer Teflon® Beschichtung, versehen sein..The shaping element and in particular the structuring element 103 can optionally additionally be provided with a microstructuring or nanostructuring to achieve a so-called lotus effect or a non-stick coating, e.g. a Teflon® coating.

Für die Erzeugung von Strukturen, bei denen eine Ausrichtung zur darunter liegenden Schicht erforderlich ist, kann die Ausrichtung mittels einer nicht dargestellten Sensoreinrichtung erfolgen, welche beispielsweise wenigstens einen Abstandssensor usw. aufweist. Der Abstandssensor kann dabei den Abstand taktil und/oder berührungslos messen. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausrichtung über einen entsprechenden Programmablauf gesteuert werden, der den Lage- oder Schichtaufbau und auch z.B. die Formungselemente 3 und/oder Strukturierungselemente 103 steuert. Die Formungselemente 3 können mit der vorhergehenden Schicht in Kontakt sein, so dass eine saubere, ebene, stufenfreie Oberfläche entsteht, wie beispielsweise zuvor in 1 gezeigt ist.For the production of structures in which an alignment to the underlying layer is required, the alignment can take place by means of a sensor device, not shown, which has at least one distance sensor etc., for example. The distance sensor can measure the distance in a tactile and/or non-contact manner. Additionally or alternatively, the alignment can be controlled via a corresponding program sequence, which controls the layered structure and also, for example, the shaping elements 3 and/or structuring elements 103 . The shaping elements 3 can be in contact with the previous layer, so that a clean, flat, step-free surface is produced, as for example previously in 1 is shown.

Unter anderem kann es erforderlich sein, wenigstens eines der folgenden Sachen zu detektieren:

  • - Detektieren der Position der bereits eingebrachten Struktur,
  • - Detektieren der Bereite und der Position der darunterliegenden Schicht zum z.B. stufenlosen Aufbringen der neuen Schicht,
  • - Detektieren der Höhe und/oder des Füllgrads der darunterliegenden Bahn oder Schicht zur Überwachung und ggf. Nachregelung und/oder Nachsteuern der Bauhöhe. Dabei kann beispielsweise die Höhe durch eine Regelung und/oder Steuerung der zufließenden Materialmenge geregelt und/oder gesteuert werden. Bei dem Füllgrad kann bestimmt werden, ob die darunterliegende Schicht vollgefüllt ist. Das bedeutet es wird bestimmt ob an den Stellen an denen Material gewünscht ist auch Material vorhanden ist.
  • - Detektieren der darunterliegenden Schicht und/oder detektieren der Schicht die gerade aufgebracht wird.
Among other things, it may be necessary to detect at least one of the following things:
  • - detecting the position of the structure already introduced,
  • - Detecting the width and the position of the underlying layer, for example for continuously applying the new layer,
  • - Detecting the height and/or the degree of filling of the web or layer below for monitoring and, if necessary, readjustment and/or readjustment of the overall height. In this case, for example, the height can be regulated and/or controlled by regulating and/or controlling the amount of material flowing in. The degree of filling can be used to determine whether the underlying layer is full. This means that it is determined whether material is available at the points where material is required.
  • - Detecting the underlying layer and/or detecting the layer that is being applied.

Wie zuvor beschrieben, kann die Sensoreinrichtung beispielsweise wenigstens einen Abstandssensor aufweisen, sowie wenigstens eine Kamera für eine Bilderkennung, wenigstens einen taktilen Sensor und/oder wenigstens einen berührungslosen Sensor usw..As described above, the sensor device can have at least one distance sensor, for example, as well as at least one camera for image recognition, at least one tactile sensor and/or at least one non-contact sensor, etc.

Der Materialstrang 2, welcher mittels der zuvor anhand der 1-26 beschriebenen Herstellungsvorrichtungen 100 zur Herstellung eines Bauteils verwendet wird, kann ein Materialstrang 2 aus einem homogenen Material, wie z.B. einem Thermoplasten, einem heterogenen Material, wie z.B. einem gefüllten Thermoplasten, oder aus einem Material mit Partikeln, insbesondere festen Partikeln, die mittels eines Bindermaterials aneinander haften, bestehen.The strand of material 2, which means the previously based on the 1-26 described production devices 100 is used to produce a component, a material strand 2 can be made of a homogeneous material, such as a thermoplastic, a heterogeneous material, such as a filled thermoplastic, or of a material with particles, in particular solid particles, which are bonded to one another by means of a binder material stick, exist.

Als Bindermaterialien werden beispielsweise Thermoplaste, Klebstoffe, insbesondere Schmelzklebstoffe und Reaktionsklebstoffe, darunter 1K- und 2K-Klebstoff, UV-härtende Klebstoffe, anaerob aushärtende Klebstoffe, anionisch aushärtende Klebstoffe, Lösungsmittelklebstoffe, Dispersionsklebstoffe, Harze und/oder Harzsysteme eingesetzt. Ein Harzsystem besteht dabei aus wenigstens zwei Komponenten, beispielsweise einem Harz und einem Härter Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend.The binder materials used are, for example, thermoplastics, adhesives, in particular hot-melt adhesives and reactive adhesives, including 1K and 2K adhesives, UV-curing adhesives, anaerobically curing adhesives, anionically curing adhesives, solvent-based adhesives, dispersion adhesives, resins and/or resin systems. A resin system consists of at least two components, for example a resin and a hardener. The enumeration is merely exemplary and not exhaustive.

Es können gleichzeitig oder zeitversetzt gleiche oder verschiedene Arten von Partikeln verarbeitet werden. Die Partikel können sich dabei hinsichtlich ihres Materials, ihrer Größe und/oder der Partikelform unterscheiden. Bezüglich verschiedener Partikelformen können beispielsweise bei Fasern Lang- oder Kurzfasern oder bei Holz Holzspäne, Pellets oder Holzmehl vorgesehen werden usw..The same or different types of particles can be processed simultaneously or at different times. The particles can differ in terms of their material, their size and/or the particle shape. With regard to different particle shapes, long or short fibers can be provided for fibers, for example, or wood chips, pellets or wood flour can be provided for wood, etc.

Als Partikel können beispielsweise Holz, z.B. Holzspäne, Partikel aus Glasfasern, Kohlfasern, Harz, aus expandiertem Polystyrol, Metall, Kunststoff, Keramik, einem mineralischen Werkstoff wie z.B. Sand, Papier, Pappe usw. verwendet werden. Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Materialien wie Holz, Papier und Pappe haben hierbei zusätzlich den Vorteil, dass es sich um nachwachsende Rohstoffe handelt.For example, wood, e.g. The list is merely exemplary and not exhaustive. Materials such as wood, paper and cardboard also have the advantage that they are renewable raw materials.

In 27 ist eine zwanzigste Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 gezeigt, welche vergleichbar der zuvor in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 100 ist, wobei die zwanzigste Ausführungsform keine zusätzliche Bearbeitungseinrichtung mit z.B. wenigstens einem Formungselement aufweist. Solche zusätzliche Bearbeitungseinrichtungen mit z.B. wenigstens einem Formungselement, wie beispielhaft zuvor z.B. in den 1-4, 7-12, 14-16 und 22-25 gezeigt sind, können jedoch bei der Herstellungsvorrichtung 100 in 27 vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.In 27 a twentieth embodiment of a manufacturing device 100 is shown, which is comparable to that previously described in 1 shown first embodiment of a manufacturing device 100, wherein the twentieth embodiment has no additional processing device with, for example, at least one shaping element. Such additional processing devices with, for example, at least one shaping element, as exemplified above, for example, in the 1-4 , 7-12 , 14-16 and 22-25 are shown, however, in the production apparatus 100 in 27 be provided, depending on the function and intended use.

Die Herstellungsvorrichtung 100 in dem Ausführungsbeispiel in 27 weist ebenfalls wie die zuvor mit Bezug auf die 1-26 beschriebenen Ausführungsformen eine Auftrageeinrichtung 5 mit einer Düseneinrichtung 1 auf. Ein Beispiel einer Auftrageeinrichtung 5 wie sie in den 1-26 einsetzbar ist, ist dabei in 27 in größerem Detail dargestellt.The manufacturing device 100 in the embodiment in FIG 27 also points like the previously with regard to the 1-26 described embodiments, an application device 5 with a nozzle device 1. An example of an applicator 5 as in the 1-26 can be used is in 27 shown in greater detail.

Die Auftrageeinrichtung 5 weist, wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 gezeigt ist, wenigstens eine Partikelzuführungseinrichtung 107 zum Zuführen von Partikeln 108 auf. Die Partikel 108 rieseln dabei durch einen Spalt 12, z.B. einen länglichen Spalt, der Partikelzuführungseinrichtung 107 aufgrund der Schwerkraft als Vorhang nach unten zu einer Bindermaterialeinrichtung 109. Die Bindermaterialeinrichtung 109 ist mit der Partikelzuführungseinrichtung 107 derart gekoppelt, dass sie die Partikel 108 der Partikelzuführungseinrichtung 107 mit dem Bindermaterial 110 versieht, z.B. einem Thermoplast oder Klebstoff usw.. Die Bindermaterialeinrichtung 109 in dem Ausführungsbeispiel in 27 bringt das Bindermaterial 110 direkt vor dem lagenweisen oder schichtweisen Auftragen des Materialstrangs 2 auf die Partikel 108 auf. Dabei wird das Bindermaterial 110 beispielsweise in flüssiger Form auf die Partikel 108 aufgebracht, z.B. durch Besprühen der Partikel 108 mit dem Bindermaterial 110 in der Bindermaterialeinrichtung 109. Anschließend härtet das auf die Partikel 108 aufgebrachte Bindermaterial 110 nach dem Auftragen des Materialstrangs 2 aus.The application device 5 has, as in the embodiment in 27 is shown, at least one particle supply device 107 for supplying particles 108. The particles 108 trickle down through a gap 12, e.g the binder material 110, for example a thermoplastic or adhesive, etc.. The binder material device 109 in the exemplary embodiment in FIG 27 applies the binder material 110 to the particles 108 directly before the material strand 2 is applied in layers or in layers. The binder material 110 is applied to the particles 108 in liquid form, for example by spraying the particles 108 with the binder material 110 in the binder material device 109. The binder material 110 applied to the particles 108 then hardens after the material strand 2 has been applied.

An die Partikelzuführungseinrichtung 107 und Bindermaterialeinrichtung 109 anschließend ist eine Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 vorgesehen, in welcher die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 kompaktiert und der Düseneinrichtung 1 zugeführt werden. Die Düseneinrichtung 1 bringt die kompaktierten, mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108, als Materialstrang 2 auf eine Unterlage 101, z.B. eine Bauplattform 6, in einer oder vorzugsweise mehreren Schichten auf. Die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 in dem Ausführungsbeispiel in 27 weist z.B. mehrere rotierende Walzen 112 auf zum Kompaktieren der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108. Ebenso kann ein Schneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder usw. zum Kompaktieren der mit dem Bindematerial 110 versehenen Partikel 108 vorgesehen werden.A compacting and conveying device 111 is provided downstream of the particle feed device 107 and binder material device 109 , in which the particles 108 provided with the binder material 110 are compacted and fed to the nozzle device 1 . The nozzle device 1 applies the compacted particles 108 provided with the binder material 110 as a strand of material 2 to a base 101, for example a construction platform 6, in one or preferably several layers. The compacting and conveying device 111 in the exemplary embodiment in 27 has, for example, a plurality of rotating rollers 112 for compacting the particles 108 provided with the binder material 110. A screw extruder or a twin-screw extruder etc. can also be provided for compacting the particles 108 provided with the binder material 110.

Zwischen der Unterlage 101 und der Düseneinrichtung 1 kann, wie zuvor in den 1-26, eine zusätzliche in 27 nicht dargestellte Bearbeitungseinrichtung dazwischen geschaltet werden. Diese Bearbeitungseinrichtung dient zum Formen des Materialstrangs 2 und/oder zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials in den Materialstrang 2, beispielsweise bevor dieser auf die Unterlage 101, z.B. die Bauplattform 6, aufgetragen wird.Between the base 101 and the nozzle device 1, as previously in the 1-26 , an additional in 27 processing device, not shown, can be interposed. This processing device is used for shaping of the strand of material 2 and/or for introducing at least one additional material into the strand of material 2, for example before it is applied to the base 101, for example the construction platform 6.

Statt das Bindermaterial 110 wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 auf die Partikel 108 aufzubringen, kann das Bindermaterial 110 auch in einem vorgelagerten, nicht dargestellten, Prozess auf die Partikel 108 aufgebracht werden, was in einem größeren zeitlichen Abstand zum lagen- oder schichtweisen Auftragen des Materialstrangs 2 stattfinden kann.Instead of the binder material 110 as in the exemplary embodiment in 27 to apply to the particles 108, the binder material 110 can also be applied to the particles 108 in an upstream process, not shown, which can take place at a greater time interval from the layered or layered application of the material strand 2.

Das Bindermaterial 110 verfestigt sich danach und wird kurz vor oder bei dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen wieder in einen flüssigen oder pastösen Zustand überführt. Dies kann erreicht werden durch das Einbringen von Energie, beispielsweise bei Schmelzklebern, durch Infrarot (IR) Strahlung, durch Laserstrahlung, durch mechanische Energie, wie beispielsweise Ultraschall usw.. Die Aufzählung ist dabei lediglich beispielhaft und nicht abschließend.The binder material 110 then solidifies and is converted back into a liquid or pasty state shortly before or during the application in layers or in layers. This can be achieved by introducing energy, for example in the case of hot-melt adhesives, by infrared (IR) radiation, by laser radiation, by mechanical energy, such as ultrasound, etc. The enumeration is merely exemplary and not exhaustive.

Zusätzlich oder alternativ zum Einbringen von Energie kann das Bindermaterial 110 auch flüssig oder pastös bleiben und beim oder nach dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen aktiviert werden, beispielsweise durch Wärme, UV-Strahlung usw.. Die Aufzählung ist dabei ebenfalls lediglich beispielhaft und nicht abschließend.In addition or as an alternative to the introduction of energy, the binder material 110 can also remain liquid or pasty and be activated during or after the application in layers or layers, for example by heat, UV radiation, etc. The enumeration is also merely exemplary and not exhaustive.

Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ zu den zuvor genannten Möglichkeiten die Verfestigung des Bindermaterials 110 auch verzögert werden, beispielsweise durch eine entsprechende Temperaturführung, wie das Tiefkühlen bei der Verwendung von Harzsystemen, wie Epoxidharzen. Epoxidharze können beispielsweise bei Raumtemperatur nach dem lagen- oder schichtweisen Aufbringen aushärten.Furthermore, in addition to or as an alternative to the possibilities mentioned above, the solidification of the binder material 110 can also be delayed, for example by appropriate temperature control, such as deep cooling when using resin systems such as epoxy resins. Epoxy resins can, for example, cure at room temperature after being applied in layers or layers.

Statt nur einer Bindermaterialeinrichtung 109, wie in dem Ausführungsbeispiel in 27 gezeigt ist, können erfindungsgemäß auch mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 vorgesehen werden. Statt einem rechteckigen länglichen Querschnitt eines Partikelstrahls oder einem Partikelvorhang, können beispielsweise bei einem kreisrunden Querschnitt eines Partikelstrahls mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 um den Partikelstrahl herum vorgesehen werden. Alternativ kann die Bindermaterialeinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass sie das Bindermaterial von wenigstens zwei Seiten auf den Partikelstrahl oder den Partikelvorhang aufbringen kann. Bei einem Partikelvorhang, welcher eher länglich ist, kann auch mit z.B. zwei Bindermaterialeinrichtungen gearbeitet werden, welche beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Partikelvorhangs angeordnet sind.Instead of just one binder material device 109, as in the exemplary embodiment in 27 is shown, several binder material devices 109 can also be provided according to the invention. Instead of a rectangular, elongated cross-section of a particle beam or a particle curtain, a plurality of binder material devices 109 can be provided around the particle beam, for example in the case of a circular cross-section of a particle beam. Alternatively, the binder material device can also be designed in such a way that it can apply the binder material to the particle beam or the particle curtain from at least two sides. In the case of a particle curtain which is rather elongated, it is also possible to work with, for example, two binder material devices which are arranged, for example, on opposite sides of the particle curtain.

Zusätzlich oder alternativ können mehrere Bindermaterialeinrichtungen übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein. Mittels der nebeneinander angeordneten Bindermaterialeinrichtungen können z.B. lokal unterschiedliche Verhältnisse von Partikelmasse zu Bindermaterialmasse eingestellt werden. Ebenso können die Bindermaterialeinrichtungen 109 dasselbe oder jeweils ein unterschiedliches Bindermaterial 110 verwenden.Additionally or alternatively, several binder material devices can be arranged one above the other and/or next to one another. By means of the binder material devices arranged next to one another, locally different ratios of particle mass to binder material mass can be set, for example. Likewise, the binder material devices 109 can each use the same or a different binder material 110 .

Des Weiteren kann ein zyklisches Aufbringen des Materialstrangs 2 aus mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikeln 108 erfolgen. Dabei kann eine definierte Partikelmenge zunächst mit dem Bindermaterial benetzt werden, bevor es der Auftrageeinrichtung 5 zugeführt wird. Die Partikel sind dabei z.B. in einem nicht dargestellten Behälter aufgenommen und Bindermaterial wird dazugegeben und alles wird gemischt, bis das Bindermaterial gleichmäßig auf den Partikeln verteilt ist. Das Bindermaterial kann dabei den Partikeln auf einmal oder nach und nach während des Mischprozesses zugeführt werden. Optional kann dabei eine erste nicht dargestellte Vorbereitungseinheit das Bindermaterial in die Partikelmasse einarbeiten, während parallel hierzu eine weitere zweite nicht dargestellte Vorbereitungseinheit, die bereits fertig mit Bindermaterial versehenen Partikel der Auftrageeinrichtung zuführt zum Auftragen des Materialstrangs aus den mit dem Bindermaterial versehenen Partikeln auf eine geeignete Unterlage, z.B. eine Bauplattform.Furthermore, the material strand 2 can be applied cyclically from particles 108 provided with the binder material 110 . A defined quantity of particles can first be wetted with the binder material before it is fed to the application device 5 . The particles are, for example, received in a container (not shown) and binder material is added to it and everything is mixed until the binder material is evenly distributed on the particles. The binder material can be added to the particles all at once or gradually during the mixing process. Optionally, a first preparation unit, not shown, can incorporate the binder material into the particle mass, while parallel to this, another second preparation unit, not shown, feeds the particles already provided with binder material to the application device for applying the material strand from the particles provided with the binder material to a suitable substrate , e.g. a building platform.

Das Kompaktieren und Fördern der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 kann optional vor dem lagen- oder schichtweisen Auftragen auf eine Unterlage 101, wie z.B. eine Bauplattform 6, durch Elemente der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 erfolgen, wie beispielsweise ein oder mehrere Walzen 112, Trichter, Extruder und/oder druckbasierte Systeme usw.. Die Aufzählung der Elemente zum Kompaktieren und/oder Fördern der mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 ist lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Die Geschwindigkeit mit der die Elemente arbeiten, beispielsweise die Geschwindigkeit mit der die jeweilige Walze 112 um ihre Achse rotiert, der Extruder oder das druckbasierte System usw. arbeitet, kann einstellbar und beispielsweise konstant oder variierbar sein.The compacting and conveying of the particles 108 provided with the binder material 110 can optionally take place before the application in layers or in layers to a substrate 101, such as a construction platform 6, by elements of the compacting and conveying device 111, such as one or more rollers 112, Funnels, extruders and/or pressure-based systems, etc. The enumeration of the elements for compacting and/or conveying the particles 108 provided with the binder material 110 is only exemplary and not exhaustive. The speed at which the elements operate, for example the speed at which the respective roller 112 rotates about its axis, the extruder or the pressure-based system operates, etc., can be adjustable and, for example, constant or variable.

Die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 können des Weiteren auch bei dem lagen- oder schichtweisen Auftragen auf eine Unterlage 101 kompaktiert werden, beispielsweise ebenfalls durch Walzen oder ein geeignetes Abstreifersystem. Zusätzlich oder alternativ können die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 auch mit einem entsprechenden Druck aufgetragen werden, so dass eine Kompaktierung durch den Druck erfolgt.Furthermore, the particles 108 provided with the binder material 110 can also be compacted when they are applied in layers or in layers onto a substrate 101, for example likewise by rollers or a suitable scraper system. Additionally or alternatively, the particles provided with the binder material 110 108 can also be applied with a corresponding pressure, so that compaction occurs as a result of the pressure.

Ebenso können die mit dem Bindermaterial 110 versehenen Partikel 108 zusätzlich oder alternativ auch nach dem Aufbringen auf die Unterlage 101 oder nach dem Aufbringen von mehreren Schichten auf die Unterlage 101 nachträglich kompaktiert werden. Dazu kann z.B. wenigstens eine nicht dargestellte Walze als Formungselement auf der Oberseite des Materialstrangs 2 angeordnet sein, welcher aus dem mit Bindermaterial 110 versehenen Partikeln 108 besteht. Die Walze kann sich hierbei über einen Teil oder die gesamte Breite des herzustellenden Bauteils erstrecken.Likewise, the particles 108 provided with the binder material 110 can additionally or alternatively also be subsequently compacted after application to the substrate 101 or after the application of multiple layers to the substrate 101 . For this purpose, for example, at least one roller (not shown) can be arranged as a shaping element on the upper side of the material strand 2, which consists of the particles 108 provided with binder material 110. In this case, the roller can extend over part or the entire width of the component to be produced.

Zusätzlich oder alternativ kann zum Kompaktieren des Materialstrangs 2 auch eine nicht dargestellte Presse vorgesehen werden. Die Presse kann optional zusätzlich unter Einwirkung von Temperatur den Materialstrang kompaktieren. Durch einen höheren Druck und/oder eine höhere Temperatur sowie optional eine längere Einwirkzeit kann die Festigkeit des Materialstrangs weiter gesteigert und der Anteil an Bindermaterial weiter reduziert werden.In addition or as an alternative, a press (not shown) can also be provided for compacting the strand of material 2 . Optionally, the press can additionally compact the material strand under the influence of temperature. A higher pressure and/or a higher temperature and optionally a longer exposure time can further increase the strength of the material strand and further reduce the proportion of binder material.

Partikel 108, die als Materialstrang in Schichten aufgebracht werden sollen, können durch die zuvor beschriebene Partikelzuführungseinrichtung 107, z.B. einen Partikelzuführungsbehälter, in entsprechender Art und Weise, beispielsweise in Form eines Partikelvorhangs, der Bindermaterialeinrichtung 109 zugeführt werden. Zur besonders gleichmäßigen Partikelverteilung und möglichst problemlosen Weitergage der Partikel 108 kann die Partikelzuführungseinrichtung 107, z.B. der Partikelzuführungsbehälter, optional zusätzlich in Schwingung oder Vibration versetzt werden.Particles 108, which are to be applied in layers as a strand of material, can be fed to the binder material device 109 in a corresponding manner, for example in the form of a particle curtain, by the previously described particle feed device 107, e.g. a particle feed container. For a particularly uniform particle distribution and the most problem-free transfer of the particles 108, the particle feed device 107, e.g. the particle feed container, can optionally also be made to oscillate or vibrate.

Die Partikel 108 können direkt in der Partikelzuführungseinrichtung 107, z.B. dem Partikelzuführungsbehälter, deponiert werden. Ebenso können die Partikel 108 in einem der Partikelzuführungseinrichtung 107 nicht dargestellten vorgeschalteten Bevorratungsbehälter deponiert werden. Der Bevorratungsbehälter kann entweder direkt an der Auftrageeinrichtung 5 angebracht sein oder sich an einem festen oder stationären Ort der Gesamtanlage befindet, von dem aus z.B. der Partikelzuführbehälter immer wieder aufgefüllt wird. Zum Befüllen fährt der Bevorratungsbehälter beispielsweise zu dem Partikelzuführungsbehälter und/oder umgekehrt.The particles 108 can be deposited directly in the particle feed device 107, e.g. the particle feed container. Likewise, the particles 108 can be deposited in a storage container, not shown, upstream of the particle feed device 107 . The storage container can either be attached directly to the application device 5 or it can be located at a fixed or stationary location in the entire system, from which the particle supply container, for example, is constantly refilled. For filling, the storage container moves, for example, to the particle supply container and/or vice versa.

Die Partikel 108 können auch über ein Fördersystem, wie ein Schlauchsystem, ein Rohrsystem und/oder ein Förderband usw., von dem Bevorratungsbehälter zu der Auftrageeinrichtung 5 gefördert werden.The particles 108 can also be conveyed from the storage container to the application device 5 via a conveying system, such as a hose system, a pipe system and/or a conveyor belt etc.

Optional kann die Partikelzuführung zusätzlich druckbasiert erfolgen. Die Partikel 108 können hierbei in das System eingeblasen werden und können sich ggf. mit ihrer kinetischen Energie durch die Bindermaterialeinrichtung 109 und Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 bis auf die Unterlage, z.B. eine Bauplattform, bewegen. Die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 kann dabei beispielsweise lediglich als Trichter ausgeführt sein.Optionally, the particle feed can also be pressure-based. The particles 108 can be blown into the system and, if necessary, can move with their kinetic energy through the binding material device 109 and compacting and conveying device 111 to the base, e.g. a construction platform. The compacting and conveying device 111 can, for example, only be designed as a funnel.

Das Aufbringen des Bindermaterials 110 auf die Partikel 108 kann kontinuierlich erfolgen. Beispielsweise kann das Bindermaterial 110 auf die Partikel 108 aufgesprüht werden. Die Partikel 108 können dabei in einem Partikelvorhang durch ihre Schwerkraft nach unten rieseln und der Partikelvorhang von wenigstens einer Seite mit dem Bindermaterial 110 besprüht werden. Die Partikel 108 fließen dabei zunächst z.B. durch den Spalt 12, ausschließlich aufgrund ihrer Schwerkraft, um anschließend als Partikelvorhang mit Bindermaterial 110 in der Bindermaterialeinrichtung 109 besprüht zu werden. Der Spalt 12 kann durch einen nicht dargestellten Schieber in seiner Breite eingestellt und/oder geöffnet und geschlossen werden.The application of the binder material 110 to the particles 108 can take place continuously. For example, the binder material 110 can be sprayed onto the particles 108 . The particles 108 can trickle down in a particle curtain due to their gravity and the particle curtain can be sprayed with the binder material 110 from at least one side. The particles 108 initially flow through the gap 12, for example, solely due to their gravity, in order to then be sprayed with binder material 110 in the binder material device 109 as a particle curtain. The width of the gap 12 can be adjusted and/or opened and closed by a slide (not shown).

Statt passiv, rein durch die eigene Schwerkraft, können die Partikel 108 auch aktiv in den Partikelvorhang gefördert werden, beispielsweise durch eine Förderwalze 113, wie sie in 28 dargestellt ist.Instead of passively, purely by their own gravity, the particles 108 can also be actively conveyed into the particle curtain, for example by a conveying roller 113, as shown in 28 is shown.

In 28 werden die Partikel 108 aus z.B. einem trichterförmigen Partikelbehälter als Partikelzuführungseinrichtung 107 mittels einer Förderwalze 113 gefördert, um anschließend einen Partikelvorhang zu erzeugen. Der Partikelvorhang wird hierbei von wenigstens einer Seite mit Bindermaterial besprüht, um die Partikel mit dem Bindermaterial zu versetzen.In 28 the particles 108 are conveyed from, for example, a funnel-shaped particle container as a particle feed device 107 by means of a conveyor roller 113 in order to then produce a particle curtain. The particle curtain is sprayed with binder material from at least one side in order to displace the particles with the binder material.

Die Partikel können während des Sprühvorgangs mit Bindermaterial optional zusätzlich gleichzeitig bewegt werden, beispielsweise mittels nicht dargestellter Mischbleche.The particles can optionally also be moved simultaneously during the spraying process with binder material, for example by means of mixing plates that are not shown.

Des Weiteren können die Partikel auch mit Bindermaterial benetzt werden das auf Walzen aufgetragen ist. Das Auftragen des Bindermaterials kann beispielsweise erfolgen, indem die Walzen eine Wanne mit dem Bindermaterial durchlaufen. Die Walzen können für eine gute Benetzung der Partikel mit Bindermaterial auch mit einer weichen Beschichtung versehen sein, wobei die Beschichtung insbesondere zusätzlich saugfähig ausgeführt sein kann.Furthermore, the particles can also be wetted with binder material that is applied to rollers. The binder material can be applied, for example, by the rollers running through a trough with the binder material. For good wetting of the particles with binder material, the rollers can also be provided with a soft coating, in which case the coating can in particular also be made absorbent.

Zur Verarbeitung der Partikel 108 können, wie in 29 gezeigt ist, mehrere Partikelzuführungseinrichtungen 107, z.B. mehrere Partikelzuführungsbehälter, vorgesehen werden, wobei die Partikelzuführungseinrichtungen 107 jeweils dieselben oder verschiedene Partikel 108 enthalten können, wie in 29 angedeutet ist. Die Partikel 108 können sich dabei z.B. in Material, Größe, Form und/oder Art, z.B. massive oder hohle Partikel usw., unterscheiden. In dem Ausführungsbeispiel in 29 weisen die beiden Partikelzuführungsbehälter unterschiedliche Partikel 108 auf. Dadurch können die Partikel 108 während des schichtweisen Auftragens gewechselt werden und einmal die Partikel 108 des ersten und einmal die Partikel 108 des zweiten Partikelzuführungsbehälters aufgetragen werden. Vor dem Auftragen werden die Partikel 108 der Partikelzuführungsbehälter entsprechend mit Bindermaterial versehen, wie zuvor beschrieben wurde. Über einen entsprechenden in 29 stark vereinfachten Zuführungsmechanismus 114 kann einmal der eine Partikelzuführungsbehälter zum Zuführen seiner Partikel 108 geöffnet und einmal der andere Partikelbehälter zum Zuführen seiner Partikel 108 geöffnet werden.To process the particles 108, as in 29 is shown, several particle supply devices 107, eg several particle feeds tion container, are provided, wherein the particle supply devices 107 can each contain the same or different particles 108, as in 29 is indicated. The particles 108 can differ in material, size, shape and/or type, for example solid or hollow particles, etc., for example. In the embodiment in FIG 29 the two particle feed containers have different particles 108 . As a result, the particles 108 can be changed during the layered application and once the particles 108 of the first and once the particles 108 of the second particle supply container can be applied. Before application, the particles 108 of the particle supply containers are appropriately provided with binder material, as previously described. Via a corresponding in 29 greatly simplified supply mechanism 114, one particle supply container can be opened to supply its particles 108 and the other particle container can be opened to supply its particles 108.

Der Wechsel der Partikelzuführungsbehälter bzw. der darin enthaltenen Partikel 108 kann beispielsweise nach einer fertigen Schicht durchgeführt werden, so dass die darauffolgende Schicht komplett mit den neuen und zuvor mit Bindermaterial versehenen Partikeln erstellt werden kann. Ebenso kann der Wechsel der Partikelzuführungsbehälter bzw. der darin enthaltenen Partikel auch z.B. für wenigstens einen oder mehrere Abschnitte innerhalb einer Schicht durchgeführt werden.The exchange of the particle supply container or the particles 108 contained therein can be carried out, for example, after a finished layer, so that the following layer can be created completely with the new particles previously provided with binder material. Likewise, the particle supply container or the particles contained therein can also be changed, e.g. for at least one or more sections within a shift.

Des Weiteren können auch mehrere Auftrageeinrichtungen mit unterschiedlichen Partikeln verwendet werden, welche jeweils vor dem Auftragen mit demselben oder einem unterschiedlichen Bindermaterial benetzt werden.Furthermore, several application devices with different particles can also be used, which are each wetted with the same or a different binder material before application.

Beispielsweise kann es für die Erzeugung von holzbasierten Bauteilen wünschenswert sein, den Innenbereich des Bauteils möglichst leicht, mit großen Holzspänen und mit vielen Hohlräumen zu bauen oder mit hohlen Partikel, wie beispielsweise aus Pappe, während der Außenbereich und damit die Außenseite des Bauteils, z.B. die Oberseite des Bauteils, möglichst glatt sein soll. Entsprechend kann hier einerseits für den Innenbereich des Bauteils mit größeren Holzspänen als Partikel und für den Außenbereich mit kleineren Holzspänen als Partikel gearbeitet werden.For example, for the production of wood-based components, it may be desirable to build the interior of the component as light as possible, with large wood chips and with many cavities or with hollow particles, such as cardboard, while the exterior and thus the outside of the component, e.g top of the component should be as smooth as possible. Accordingly, larger wood chips can be used as particles for the interior of the component and smaller wood chips can be used as particles for the exterior.

Die Verarbeitung von gemischten Partikeln 108, die aus zwei oder mehreren Partikelzuführungseinrichtungen, z.B. mehreren Partikelzuführungsbehältern, gemischt werden, ist in 30 gezeigt. Dabei können z.B. große Partikel 108, optional zusätzlich mit einem Hohlraum insbesondere für den Leichtbau, mit kleineren Partikeln 108 gemischt und anschließend mit Bindermaterial versehen werden zum Ausbilden eines Materialstrangs. Durch das Mischen von Partikeln 108 können Eigenschaften des daraus resultierenden Materialstrangs, wie Dichte, Oberflächengüte usw., gezielt eingestellt oder angepasst werden.The processing of mixed particles 108, which are mixed from two or more particle feed devices, e.g. multiple particle feed tanks, is in 30 shown. In this case, for example, large particles 108, optionally with an additional cavity, in particular for lightweight construction, can be mixed with smaller particles 108 and then provided with binder material to form a strand of material. By mixing particles 108, properties of the resulting strand of material, such as density, surface quality, etc., can be set or adjusted in a targeted manner.

Die Partikel 108 können dabei vor dem Einfüllen in einen Partikelzuführungsbehälter miteinander gemischt werden. Ebenso können bei der Verwendung von mehreren Partikelzuführungsbehältern als Partikelzuführungseinrichtungen 107 die Partikel 108 dieser Behälter während der Verarbeitung in einer Mischereinrichtung 115 gemischt werden, so dass beim schichtweisen Aufbau eines Bauteils lokal dessen Materialeigenschaften eingestellt werden können, wie in 30 angedeutet ist. Dort wird über Zuführungsmechanismen 114, welche jeweils einen Schieber aufweisen, der Zufluss und damit das Mischverhältnis der Partikel 108 aus den Partikelzuführungsbehälter gesteuert und in der Mischereinrichtung 115 gemischt, bevor die Mischung aus den Partikeln 108 anschließend mit Bindermaterial benetzt und über wenigstens eine Düseneinrichtung auf eine Unterlage als Materialstrang schichtweise aufgetragen wird.The particles 108 can be mixed with one another before being filled into a particle supply container. Likewise, when using several particle supply containers as particle supply devices 107, the particles 108 of these containers can be mixed during processing in a mixer device 115, so that when a component is built up in layers, its material properties can be adjusted locally, as in 30 is indicated. There, the inflow and thus the mixing ratio of the particles 108 from the particle feed container is controlled via feed mechanisms 114, each of which has a slider, and are mixed in the mixer device 115 before the mixture of the particles 108 is then wetted with binder material and applied via at least one nozzle device to a Base is applied in layers as a strand of material.

In 31 ist eine Verarbeitung eines Materialstrangs 2 mit lokal unterschiedlichen Partikeln 108 dargestellt. Die in 31 dargestellte einundzwanzigste Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 100 gemäß der Erfindung entspricht im Wesentlichen der in 27 gezeigten zwanzigsten Ausführungsform. Sie unterscheidet sich von dieser in 27 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass mehrere Partikelzuführungseinrichtungen 107 sowie mehrere Bindermaterialeinrichtungen 109 vorgesehen sind. Des Weiteren ist eine Zusammenführeinrichtung 117 vorgesehen. Die Partikelzuführungseinrichtungen 107, z.B. Partikelzuführungsbehälter, weisen in dem Ausführungsbeispiel in 31 verschiedene Partikel 108 auf. Diese werden in zugeordneten Bindermaterialeinrichtungen 109 mit Bindermaterial benetzt, bevor sie der Zusammenführeinrichtung 117 zugeführt werden, um anschließend der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 zugeführt zu werden. Durch die mehreren Bindermaterialeinrichtungen 109 kann lokal das Verhältnis von Partikelmasse zu Bindermaterialmasse eingestellt werden. Des Weiteren kann jeweils das gleiche Bindermaterial in den Bindermaterialeinrichtungen 109 verwendet werden oder ein unterschiedliches Bindermaterial.In 31 processing of a strand of material 2 with locally different particles 108 is shown. In the 31 The twenty-first embodiment of the production device 100 according to the invention shown corresponds essentially to that in FIG 27 shown twentieth embodiment. It differs from this one in 27 embodiment shown in that several particle supply devices 107 and several binder material devices 109 are provided. A merging device 117 is also provided. The particle supply devices 107, e.g 31 various particles 108 on. These are wetted with binder material in assigned binder material devices 109 before they are fed to the combining device 117 in order to then be fed to the compacting and conveying device 111 . The ratio of particle mass to binder material mass can be set locally by the multiple binder material devices 109 . Furthermore, in each case the same binder material can be used in the binder material devices 109 or a different binder material.

Bei einer Verwendung einer Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111, welche keine Vermischung der mit Bindermaterial behafteten Partikel 108 bewirkt, z.B. das in 31 gezeigte Walzensystem, können die Eigenschaften des Materialstrangs 2 aus den mit dem Bindermaterial oder Bindermaterialien benetzten Partikel 108 lokal eingestellt werden. So können beispielsweise außen kleine mit Bindermaterial benetzte Partikel kompaktiert und gefördert und innen größere mit Bindermaterial benetzte Partikel kompaktiert und gefördert werden. Dadurch kann ein Materialstrang 2 durch die an die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 angeschlossene Düseneinrichtung 1 auf eine nicht dargestellte Unterlage aufgetragen werden, welcher außen eine glatte oder glattere Oberfläche aufweist und innen wenig Bindematerial durch die größeren und gegebenenfalls mit einem Hohlraum versehenen Partikel. Diese größeren und gegebenenfalls hohlen oder porösen Partikel führen wiederum zu einer Gewichtsreduktion des Bauteils.When using a compacting and conveying device 111, which does not cause any mixing of the particles 108 afflicted with binder material, e.g 31 The roller system shown can change the properties of the strand of material 2 can be adjusted locally from the particles 108 wetted with the binder material or binder materials. For example, small particles wetted with binder material can be compacted and conveyed on the outside and larger particles wetted with binder material can be compacted and conveyed on the inside. As a result, a strand of material 2 can be applied through the nozzle device 1 connected to the compacting and conveying device 111 onto a non-illustrated substrate, which has a smooth or smoother surface on the outside and little binding material on the inside due to the larger particles, which may have a cavity. These larger and possibly hollow or porous particles in turn lead to a weight reduction of the component.

Beispielsweise kann es für die Erzeugung von holzbasierten Bauteilen wünschenswert sein, den Innenbereich des Bauteils möglichst leicht, mit großen Holzspänen und mit vielen Hohlräumen zu bauen oder mit hohlen Partikel, wie beispielsweise aus Pappe, während der Außenbereich und damit die Außenseite des Bauteils, z.B. die Oberseite des Bauteils, möglichst glatt sein soll. Entsprechend kann hier einerseits für den Innenbereich des Bauteils mit größeren Holzspänen als Partikel und für den Außenbereich mit kleineren Holzspänen als Partikel gearbeitet werden.For example, for the production of wood-based components, it may be desirable to build the interior of the component as light as possible, with large wood chips and with many cavities or with hollow particles, such as cardboard, while the exterior and thus the outside of the component, e.g top of the component should be as smooth as possible. Accordingly, larger wood chips can be used as particles for the interior of the component and smaller wood chips can be used as particles for the exterior.

In 32 ist ein Ausführungsbeispiel einer Düseneinrichtung 1 der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 100 gezeigt, wie sie bei den zuvor beschriebenen Herstellungsvorrichtungen eingesetzt werden kann. Die Düseneinrichtung 1 ist dabei aus wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Düsenelementen 116 ausgebildet, mittels denen der Düsenquerschnitt vergrößert und/oder verkleinert werden kann. Dabei ist wenigstens eines der Düsenelemente 16 beweglich während das andere Düsenelement 116 entweder beweglich oder feststehend ausgebildet sein kann. Die Düsenelemente 116 können dabei als Düsenschieber, wie in 32 gezeigt ist, zusammen und auseinander schiebebar ausgebildet sein. Ebenso können die beiden Düsenelemente 116 zusammen teleskopartig ein- und ausfahrbar ausgebildet sein, wobei der Düsenquerschnitt durch das Ein- und Ausfahren der Düsenelemente 116 vergrößert oder verkleinert werden kann.In 32 1 shows an exemplary embodiment of a nozzle device 1 of the production device 100 according to the invention, as it can be used in the production devices described above. The nozzle device 1 is formed from at least two nozzle elements 116 which can be moved relative to one another and by means of which the nozzle cross section can be enlarged and/or reduced. At least one of the nozzle elements 16 is movable while the other nozzle element 116 can be either movable or fixed. The nozzle elements 116 can be used as nozzle slides, as in 32 shown, can be slidable together and apart. Likewise, the two nozzle elements 116 can be designed so that they can be moved in and out telescopically, in which case the nozzle cross section can be enlarged or reduced by moving the nozzle elements 116 in and out.

Durch die Düsenelemente 116 kann der Durchmesser des Materialstrangs 2 aus mit Bindermaterial versehenen Partikeln eingestellt und z.B. variiert und/oder geformt werden. Beispielsweise kann die Breite oder der Querschnitt des Materialstrangs 2 statt konstant gehalten auch verändert oder variiert werden.The diameter of the material strand 2 made of particles provided with binder material can be set and, for example, varied and/or shaped by the nozzle elements 116 . For example, the width or the cross section of the strand of material 2 can also be changed or varied instead of being kept constant.

Wie zuvor bereits mit Bezug auf die 1-26 beschrieben wurde, kann das Auftragen des Materialstrangs 2 durch die Auftrageeinrichtung 5 entsprechend konditioniert werden. Dabei kann wenigstens ein Teil oder wenigstens eine Komponente der Auftrageeinrichtung 5 temperiert werden. Beispielsweise kann ein Heizen und/oder Kühlen der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 und/oder der Düseneinrichtung 1 vorgesehen werden, damit die Aushärtung z.B. des Bindermaterials nicht schon in diesen Subsystemen stattfindet. Des Weiteren können, wie zuvor ebenfalls bereits beschrieben, zusätzliche Materialien, wie beispielsweise Fasern, Luft, Flüssigkeiten, Pasten, Pulver, weitere Partikel usw. in den Materialstrang 2 eingebracht werden. Mittels des Einbringens wenigstens einer zusätzlichen Flüssigkeit kann z.B. die Haftung des Materialstrangs 2 beispielsweise innerhalb der Düseneinrichtung reduziert oder der Flüssigkeitshaushalt des Materialstrangs 2 ausgeglichen werden, wenn Partikel 108, die schnell Flüssigkeit aus dem Bindermaterial 110 des Materialstrangs ziehen, verwendet werden.As previously with reference to the 1-26 was described, the application of the material strand 2 can be conditioned accordingly by the application device 5 . At least one part or at least one component of the application device 5 can be temperature-controlled. For example, heating and/or cooling of the compacting and conveying device 111 and/or the nozzle device 1 can be provided so that the curing of the binder material, for example, does not already take place in these subsystems. Furthermore, as already described above, additional materials such as fibers, air, liquids, pastes, powder, other particles, etc. can be introduced into the strand of material 2 . By introducing at least one additional liquid, the adhesion of the strand of material 2, for example within the nozzle device, can be reduced or the liquid balance of the strand of material 2 can be balanced if particles 108, which quickly draw liquid from the binder material 110 of the strand of material, are used.

Des Weiteren können, wie zuvor mit Bezug auf die 1-26 beschrieben, die Partikelzuführungseinrichtung 107, die Speichereinrichtung 21, die Mischereinrichtung 115, die Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111, die Düseneinrichtung 1 und/oder Teil der aufgezählten Systeme in Schwingung oder Vibration versetzt werden. Im Falle der Kompaktierungs- und Fördereinrichtung 111 kann so das Kompaktieren und/oder Fördern unterstützt werden oder auch das Kompaktieren und/oder Fördern komplett dadurch realisiert werden. Beispielsweise kann eine zusätzliche und z.B. nachträglich vorgesehene, vibrierende nicht dargestellte Verdichtungseinheit eine weitere Komprimierung des aufgetragenen Materialstrangs bewirken.Furthermore, as before with reference to the 1-26 described, the particle supply device 107, the storage device 21, the mixer device 115, the compacting and conveying device 111, the nozzle device 1 and/or part of the listed systems are made to oscillate or vibrate. In the case of the compacting and conveying device 111, the compacting and/or conveying can be supported in this way, or the compacting and/or conveying can be completely implemented as a result. For example, an additional vibrating compression unit (not shown), which is provided later, for example, can effect further compression of the applied strand of material.

Wie in den 33 und 34 gezeigt ist, können statt wie zuvor in den 1-32, statt nur einer Auftrageeinrichtung auch mehrere Auftrageeinrichtungen 5 und damit verbunden mehrere Düseneinrichtungen 1 eingesetzt werden. Diese Düseneinrichtungen 1 können dabei zusammen gleichzeitig mehrere Schichten von Materialsträngen 2 auf eine Unterlage 101 auftragen.As in the 33 and 34 is shown, instead of as previously in the 1-32 , Instead of just one application device, several application devices 5 and, connected thereto, several nozzle devices 1 can also be used. These nozzle devices 1 can simultaneously apply several layers of material strands 2 to a base 101 .

In dem in 33 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 unabhängig voneinander einen jeweiligen Materialstrang 2 auftragen, während in 34 die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 miteinander gekoppelt sind. Die Auftrageeinrichtungen 5 und ihre Düseneinrichtungen 1 tragen daher voneinander abhängig jeweils einen Materialstrang 2 auf. Die Auftrageeinrichtung in den 33 und 34 verläuft in Z-Richtung.in the in 33 shown embodiment, the application devices 5 and their nozzle devices 1 independently apply a respective strand of material 2, while in 34 the application devices 5 and their nozzle devices 1 are coupled to one another. The application devices 5 and their nozzle devices 1 therefore each apply a material strand 2 dependent on one another. The application device in the 33 and 34 runs in the Z-direction.

Wie zuvor beispielsweise mit Bezug auf die 3-6 beschrieben wurde, können die Auftrageeinrichtung und/oder ihre Düseneinrichtung auch geneigt oder gekippt vorgesehen sein. Dies gilt entsprechend auch für die zuvor in den 27- 34 gezeigten Ausführungsformen. Zur Generierung möglichst hoher Schichten kann beispielsweise die Düseneinrichtung auch seitlich und ggf. schräg oder leicht schräg angeordnet sein und das Material gegen die Auftrageeinrichtung, wie zuvor in 19, oder senkrecht zu der Auftragsrichtung, wie zuvor in 17, auftragen werden. Dabei wird ein Gegenhalter auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen und ggf. vor dem Materialstrang oder in beliebigen Winkeln zu der Auftragsrichtung.As before, for example, with reference to the 3-6 has been described, the orders can Direction and / or their nozzle device can also be provided inclined or tilted. This also applies accordingly to the previously in the 27 - 34 embodiments shown. In order to generate layers that are as high as possible, for example, the nozzle device can also be arranged laterally and, if necessary, at an angle or slightly at an angle and the material can be pushed against the application device, as previously described in 19 , or perpendicular to the direction of application, as previously in 17 , will apply. In this case, a counter-holder is provided on the opposite side and, if necessary, in front of the material strand or at any angle to the direction of application.

Die Auftragung des Materialstrangs kann auch gleichzeitig von zwei Seiten erfolgen, wie zuvor in 18 gezeigt ist, Wenn sich bei dem Auftragen der Materialstränge diese sich z.B. mit zuvor aufgetragenen Materialsträngen kreuzen, kann in diesem Fall die Düseneinrichtung oder auch der beispielsweise an der Düseneinrichtung vorgesehene Gegenhalter entfernbar sein. Dies kann z.B. durch das nach oben wegfahren der Düseneinrichtung oder des Gegenhalters erfolgen, wie in den 17, 18, 19 und 22 angedeutet ist.The application of the strand of material can also be done simultaneously from two sides, as previously in 18 is shown. If during the application of the material strands they intersect, for example with previously applied material strands, the nozzle device or also the counter-holder provided, for example, on the nozzle device can be removable in this case. This can be done, for example, by moving the nozzle device or the counter-holder upwards, as in FIGS 17 , 18 , 19 and 22 is indicated.

Die gesamte Auftrageeinrichtung oder auch z.B. nur die Düseneinrichtung können drehbar ausgebildet sein, so dass die Ausrichtung der anisotropen Eigenschaften des Materialstrangs, wie die Breite des Strangs, die Partikel usw., in Bezug zur Auftrageeinrichtung erhalten bleiben, auch wenn sich die Auftrageeinrichtung geändert wird, wie zuvor in 26 gezeigt ist. Die Düseneinrichtung kann dabei endlose oder nur in einem gewissen Winkelbereich von z.B. bis maximal 720° drehbar ausgebildet sein. Die Düseneinrichtung kann nach dem Auftragen einer kompletten Schicht oder auch während des Auftragens einer Schicht in eine zuvor definierte Winkelposition zurückgedreht werden.The entire application device or, for example, only the nozzle device can be designed to be rotatable, so that the alignment of the anisotropic properties of the material strand, such as the width of the strand, the particles, etc., in relation to the application device is retained, even if the application device is changed. as before in 26 is shown. The nozzle device can be designed to be endless or rotatable only within a certain angular range of, for example, up to a maximum of 720°. After the application of a complete layer or also during the application of a layer, the nozzle device can be turned back into a previously defined angular position.

Zur Verbesserung der Haftung zwischen einer Schicht des Materialstrangs, die gerade aufgebracht wird, und einer zuvor aufgebrachten Schicht des Materialstrangs, kann optional z.B. an der Auftrageeinrichtung eine nicht dargestellte weiteren Aktivierungseinrichtung vorgesehen sein, zur Aktivierung der zuvor aufgebrachten Schicht des Materialstrangs. Die Aktivierungseinrichtung kann den Materialstrang beispielsweise mittels einer Infrarot (IR) Strahlung vorwärmen, beispielsweise im Falle eines Schmelzklebstoffs als Bindematerial. Des Weiteren kann eine Sprüheinrichtung als Bindermaterialeinrichtung für das Aufbringen eines Bindermaterials vorgesehen sein, wie zuvor in 27 angedeutet wurde. Ebenso kann eine Sprüheinrichtung vorgesehen werden zum Befeuchten und/oder Aktivieren des Materials vor, währen und/oder nach dem Auftragen als Materialstrang.To improve the adhesion between a layer of the material strand that is just being applied and a previously applied layer of the material strand, an additional activation device (not shown) can optionally be provided, for example on the application device, for activating the previously applied layer of the material strand. The activation device can preheat the strand of material, for example by means of infrared (IR) radiation, for example in the case of a hot-melt adhesive as the binding material. Furthermore, a spray device can be provided as a binder material device for applying a binder material, as previously described in 27 was implied. A spray device can also be provided for moistening and/or activating the material before, during and/or after application as a strand of material.

Des Weiteren kann die Auftrageeinrichtung optional mit einer zusätzlichen nicht dargestellten Aushärtungseinrichtung versehen oder mit einer solchen gekoppelt sein, die die Aushärtung des aufgetragenen Materialstrangs beschleunigt. Die Aushärteeinrichtung kann dazu einen kalten und/oder warmen Gasstrom, insbesondere Luftstrom, eine Wärmestrahlung, eine UV-Strahlung und/oder einen Flüssigkeitsnebel erzeugen.Furthermore, the application device can optionally be provided with an additional curing device (not shown) or coupled with one that accelerates the curing of the applied strand of material. For this purpose, the curing device can generate a cold and/or warm gas flow, in particular an air flow, thermal radiation, UV radiation and/or a liquid mist.

Für die Herstellung von Schichten des Materialstrangs, die nicht auf einer Plattform oder auf einer bereits vorherigen Schicht des Materialstrangs aufgebaut werden, können optional zusätzlich ein oder mehrere nicht dargestellte Stützstrukturen vorgesehen sein. Die jeweilige Stützstruktur kann dabei z.B. aus mit demselben oder einem anderen Bindermaterial benetzten Partikeln aufgebaut sein. Dabei kann die Stützstruktur dieselben Partikel oder Partikelkombination als das herzustellende Bauteil oder andere Partikel oder Partikelkombinationen aufweisen. Solche Stützstrukturen haben den Vorteil, dass sie sich später leichter entfernen lassen und ggf. zusätzlich recyclebar sind.For the production of layers of the material strand that are not built up on a platform or on an already previous layer of the material strand, one or more support structures (not shown) can optionally be provided in addition. The respective support structure can be constructed, for example, from particles wetted with the same or a different binder material. In this case, the support structure can have the same particles or particle combination as the component to be produced, or other particles or particle combinations. Such support structures have the advantage that they can be removed later more easily and, if necessary, are also recyclable.

Die jeweilige Stützstruktur kann als feine durchgehende oder nicht durchgehende Struktur realisiert werden, die später leichter entfernbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Stützstruktur auch mit einer geringen oder geringeren Dichte hergestellt werden und dadurch ebenfalls leicht entfernbar sein.The respective support structure can be realized as a fine, continuous or non-continuous structure, which can later be more easily removed. In addition or as an alternative, the support structure can also be produced with a low or lower density and can therefore also be easily removed.

Vorzugsweise sind die Stützstruktur und das fertige Bauteil wiederverwendbar ausgebildet. Beispielsweise kann das ausgehärtete Bindermaterial der Stützstruktur bzw. des fertigen Bauteils beispielsweise durch Flüssigkeiten, durch Temperatur, mechanische Energie, Strahlungsenergie usw. lösbar sein. Dadurch kann das Bindermaterial von den Partikeln entfernt werden, da es beispielsweise verflüssigt oder derart zersetzt wird, dass es mittels eines Gebläses von den Partikeln entfernt oder durch ein Sieb, die Partikel aus dem Bindermaterial herausgesiebt werden können. Beispielsweis bei einem Masseverhältnis von Partikeln zu Bindermaterial von 80 zu 20.The support structure and the finished component are preferably designed to be reusable. For example, the hardened binder material of the support structure or of the finished component can be soluble, for example, by liquids, by temperature, mechanical energy, radiation energy, etc. As a result, the binder material can be removed from the particles, since it is liquefied, for example, or decomposed in such a way that it can be removed from the particles by means of a blower or the particles can be sieved out of the binder material through a sieve. For example, with a mass ratio of particles to binder material of 80 to 20.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die in den 1 bis 34 gezeigten Ausführungsbeispiele sind auch miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.Although the present invention has been fully described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted to them, but rather can be modified in a variety of ways. The in the 1 until 34 The exemplary embodiments shown can also be combined with one another, in particular individual features thereof.

In den zuvor mit Bezug auf die 1-34 beschrieben Ausführungsformen kann die Auftageeinrichtung, zumindest ein Element der Auftrageeinrichtung und/oder die Unterlage, z.B. Bauplattform oder Trägereinheit, in wenigstens zwei oder allen drei Raumachse, d.h., der X-, Y-, und/oder Z-Achse, beweglich ausgebildet sein und wahlweise zusätzlich um wenigstens die X-, Y-, und/oder Z-Achse rotierbar und/oder neigbar sein. Für die Generierung neuer Schichten des Materialstrangs kann z.B. die Auftrageeinrichtung in Y-Richtung oder senkrecht zu der Unterlage, um eine Schichthöhe verfahren und/oder die Unterlage wird um eine Schicht abgesenkt. Wahlweise zusätzlich kann die Auftrageeinrichtung z.B. um die Y-Achse oder X-Achse neigbar oder kippbar ausgebildet sein, so dass die Schichten der Materialstränge mit beliebiger Ausrichtung erzeugt werden können.In the previously related to the 1-34 described embodiments, the application device, at least one element of the application device and / or the base, eg construction platform or carrier unit, be designed to be movable in at least two or all three spatial axes, ie the X, Y and/or Z axis, and optionally additionally rotatable about at least the X, Y and/or Z axis and /or be tiltable. For the generation of new layers of the strand of material, for example, the application device can be moved in the Y-direction or perpendicularly to the base by one layer height and/or the base is lowered by one layer. Optionally, the application device can also be designed to be inclinable or tiltable, for example about the Y-axis or X-axis, so that the layers of the material strands can be produced with any orientation.

Das Bindermaterial ist während des schichtweisen Aufbringens des Materialstrangs beispielsweise flüssig oder pastös, so dass nach dem schichtweisen Aufbringen eine Verfestigung und somit eine Verbindung der mit dem Bindematerial benetzten Partikel des Materialstrangs erfolgt. Das Aushärten des Bindematerials des Materialstrangs, und somit eine Verbindung mit den in dem Bindematerial aufgenommenen Partikel, erfolgt nach dem Aufbringen des Materialstrangs auf die Unterlage. The binder material is, for example, liquid or pasty during the layered application of the material strand, so that after the layered application there is a solidification and thus a connection of the particles of the material strand wetted with the binding material. The curing of the binding material of the strand of material, and thus a connection with the particles contained in the binding material, takes place after the strand of material has been applied to the substrate.

BezugszeichenlisteReference List

11
Düseneinrichtungnozzle device
22
Materialstrangstrand of material
33
Formungselementshaping element
44
Bearbeitungseinrichtungprocessing facility
55
Auftrageeinrichtungapplicator
66
Bauplattformbuild platform
77
Schicht oder Lagelayer or layer
88th
Abschirmungshielding
99
Kapselungseinrichtungencapsulation device
1010
Vertiefungdeepening
1111
Düsejet
1212
Spaltgap
1313
Gegenhaltercounter holder
1414
Scheibedisc
1515
festes Elementsolid item
1616
Achseaxis
1818
Kerncore
1919
Zuführungseinrichtungfeeder
2020
Füllmaterialfilling material
2121
Speichereinrichtungstorage facility
2222
Zusatzelement additional element
100100
Herstellungsvorrichtungmanufacturing device
101101
Unterlagedocument
102102
Längsachselongitudinal axis
103103
Strukturierungselementstructuring element
104104
Frontplattefront panel
105105
Hohlraumcavity
106106
Zwischenwandpartition
107107
Partikelzuführungseinrichtungparticle feeder
108108
Partikelparticles
109109
Bindermaterialeinrichtungbinder material facility
110110
Bindermaterialbinder material
111111
Kompaktierungs- und FördereinrichtungCompacting and conveying device
112112
Walzeroller
113113
Förderwalzeconveyor roller
114114
Zuführungsmechanismusfeeding mechanism
115115
Mischereinrichtungmixer device
116116
Düsenelementnozzle element
117117
Zusammenführeinrichtungmerging facility

Claims (20)

Herstellungsvorrichtung (100) zur schichtweisen Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus wenigstens einem aushärtbaren Materialstrang (2) aufweisend: wenigstens eine Auftrageeinrichtung (5) mit wenigstens einer Düseneinrichtung (1) zum schichtweisen Auftragen des wenigstens einen Materialstrangs (2) gemäß der Form des dreidimensionalen Bauteils auf einen Untergrund (6), und eine Bearbeitungseinrichtung (4) zum Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs (2), wobei die Bearbeitungseinrichtung (4) derart ausgebildet ist in den mittels der Düseneinrichtung auf einen Untergrund aufgebrachten Materialstrang (2) wenigstens eine Vertiefung (10) und/oder wenigstens einen Hohlraum (105) einzubringen.Manufacturing device (100) for the layered manufacture of a three-dimensional component from at least one curable strand of material (2), comprising: at least one application device (5) with at least one nozzle device (1) for applying the at least one strand of material (2) in layers according to the shape of the three-dimensional component on a substrate (6), and a processing device (4) for shaping at least a section of the contour of the material strand (2), wherein the processing device (4) is designed to introduce at least one depression (10) and/or at least one cavity (105) into the strand of material (2) applied to a substrate by means of the nozzle device. Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (4) derart ausgebildet ist, zumindest den Abschnitt der Kontur des Materialstrangs (2) zu glätten, aufzurauen, zu kompaktieren und/oder mit Erhebungen auszubilden.Manufacturing device according to claim 1 , characterized in that the processing device (4) is designed in such a way that at least the section of the contour of the material strand (2) is smoothed, roughened, compacted and/or formed with elevations. Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Bearbeitungseinrichtung (4) zum Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials (20) in den Materialstrang (2) ausgebildet ist, wobei das zusätzliche Material (20) ein festes Material, insbesondere Fasern, ein flüssiges Material, ein gasförmiges Material, insbesondere Luft, ein pastöses Material und/oder ein pulverförmiges Material ist.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that the processing device (4) is designed for introducing at least one additional material (20) into the material strand (2), the additional material (20) being a solid material, esp special fibers, a liquid material, a gaseous material, in particular air, a pasty material and/or a powdery material. Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (1) als Bearbeitungseinrichtung (4) ausgebildet ist, wobei die Düseneinrichtung (1) insbesondere einen Kern (18) als Formungselement (3) aufweist, wobei der Kern (18) in der Düseneinrichtung (1) derart angeordnet ist, einen oder mehrere Hohlräume (105) in dem von der Düseneinrichtung (1) ausgegebenen Materialstrang (2) auszubilden.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle device (1) is designed as a processing device (4), the nozzle device (1) having in particular a core (18) as the shaping element (3), the core (18) being in the nozzle device (1) is arranged in such a way that one or more cavities (105) are formed in the material strand (2) discharged from the nozzle device (1). Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (18) massiv oder hohl ausgebildet ist und mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung (19) verbunden ist zum Zuführen des zusätzlichen Materials (20) in den wenigstens einen durch den Kern (18) erzeugten Hohlraum (105).Manufacturing device according to claim 4 , characterized in that the core (18) is solid or hollow and is connected to at least one feed device (19) for feeding the additional material (20) into the at least one cavity (105) created by the core (18). Herstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (1) wenigstens mit einer Zuführungseinrichtung (19) verbunden ist zum Zuführen des zusätzlichen Materials und Auftragen des zusätzlichen Materialstrangs (2) zumindest auf einen Abschnitt der Außenseite des Materialstrangs (2) oder Einbringen des zusätzlichen Materials in den Materialstrang (2).Production device according to one of claims 3 until 5 , characterized in that the nozzle device (1) is connected to at least one feed device (19) for feeding in the additional material and applying the additional material strand (2) at least to a section of the outside of the material strand (2) or introducing the additional material into the Material strand (2). Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (4) wenigstens ein Formungselement (3) aufweist zum Formen der Kontur des Materialstrangs (2), wobei das Formungselement (3) feststehend, verschieblich und/oder drehbar ausgebildet ist und wobei das Formungselement (3) insbesondere eine Walze, eine Düse (11) zum Erzeugen eines formenden Fluidstrahls oder ein Schlitten ist und wobei der Schlitten vorzugsweise in den Materialstrang (2) hineinfahrbar und aus dem Materialstrang (2) herausfahrbar ist.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that the processing device (4) has at least one shaping element (3) for shaping the contour of the material strand (2), wherein the shaping element (3) is designed to be fixed, displaceable and/or rotatable and wherein the shaping element (3) is in particular a roller, a nozzle (11) for generating a shaping fluid jet or a carriage, and the carriage can preferably be moved into and out of the material strand (2). Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formungselement (3) auf seiner Außenseite mit wenigstens einem Strukturierungselement (103) versehen ist, wobei das Strukturierungselement (103) eine Vertiefung und/oder eine Erhebung ist.Manufacturing device according to claim 7 , characterized in that the shaping element (3) is provided on its outside with at least one structuring element (103), the structuring element (103) being a depression and/or an elevation. Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialstrang (2) durch die Erhebung als Strukturierungselement (103) mit wenigstens einer Vertiefung (10) versehbar ist, wobei die wenigstens eine Vertiefung (10) des Materialstrangs (2) zusätzlich durch das Auftragen einer weiteren Schicht des Materialstrangs (2) verschließbar ist zur Ausbildung des Materialstrangs (2) mit wenigstens einem Hohlraum (105).Manufacturing device according to claim 8 , characterized in that the strand of material (2) can be provided with at least one depression (10) as a result of the elevation as a structuring element (103), the at least one depression (10) of the strand of material (2) also being provided by the application of a further layer of the strand of material (2) can be closed to form the strand of material (2) with at least one cavity (105). Herstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Formungselement (3) zwei zueinander versetzt rotierende Elemente, insbesondere Scheiben (14), aufweist, wobei das wenigstens eine Strukturierungselement (103) des Formungselements (3) mit den rotierenden Elementen derart gekoppelt ist, dass das Strukturierungselement (103) in den den Materialstrang (2) einfahrbar und aus diesem ausfahrbar ist zur Ausbildung von Vertiefungen (10) in dem Materialstrang (2).Production device according to one of Claims 8 until 9 characterized in that the shaping element (3) has two mutually offset rotating elements, in particular discs (14), the at least one structuring element (103) of the shaping element (3) being coupled to the rotating elements in such a way that the structuring element (103) into which the strand of material (2) can be inserted and extended out of it in order to form indentations (10) in the strand of material (2). Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (1) derart ausgebildet ist den Materialstrang (2) senkrecht, in einer Schräge oder parallel zur der Unterlage (6) zu fördern, wobei die Düseneinrichtung (1) zur Auftragung des Materialstrangs (2) in einer Schräge zu der Unterlage um einen Winkel geneigt oder neigbar zu der Unterlage (6) ausgebildet ist.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle device (1) is designed in such a way to convey the material strand (2) perpendicularly, at an incline or parallel to the base (6), the nozzle device (1) for applying the material strand (2) inclined at an angle to the base or inclined to the base (6) is formed. Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtung (1) einen Gegenhalter (13) aufweist, wobei der Gegenhalter (13) feststehend oder verschieblich ausgebildet.Production device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle device (1) has a counter-holder (13), the counter-holder (13) being designed to be stationary or displaceable. Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düseneinrichtungen (1) derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass sie einen gemeinsamen Materialstrang (2) erzeugen.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two nozzle devices (1) are arranged opposite one another in such a way that they produce a common strand of material (2). Herstellungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrageeinrichtung (5) wenigstens eine Partikelführungseinrichtung (107) aufweist zum Zuführen von Partikeln, wobei die Partikel insbesondere Holzmehl, Holzspäne, Partikel aus Pappe, Partikel aus expandiertem Polystyrol, Metallpartikel, Kunststoffpartikel, Keramikpartikel, Partikel aus einem mineralischen Werkstoff, Papierpartikel und/oder Sand sind, und wenigstens eine Bindermaterialeinrichtung (109) zum Versehen der Partikel der Partikelzuführungseinrichtung mit einem Bindermaterial, wobei das Bindermaterial insbesondere ein Thermoplast, ein Klebstoff, insbesondere ein Schmelzklebstoff oder ein Reaktionsklebstoff, und/oder ein Harzsystem ist.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that the application device (5) has at least one particle guide device (107) for supplying particles, the particles being in particular wood flour, wood chips, particles of cardboard, particles of expanded polystyrene, metal particles, plastic particles, ceramic particles , particles are made of a mineral material, paper particles and/or sand, and at least one binder material device (109) for providing the particles of the particle feed device with a binder material, wherein the binder material is in particular a thermoplastic, an adhesive, in particular a hot-melt adhesive or a reactive adhesive, and/ or a resin system. Herstellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Düseneinrichtung (1) und/oder eine Bauplattform (6) als Untergrund zum Auftragen den Materialstrangs (2) in der X-Richtung, Y-Richtung und/oder Z-Richtung beweglich sind und insbesondere die Düseneinrichtung (1) um einen Winkel in einem Bereich von größer 0° und bis zu 360° drehbar ist.Manufacturing device according to one of the preceding claims, characterized in that at least the nozzle device (1) and/or a construction platform (6) is used as the substrate for application the material strand (2) can be moved in the X direction, Y direction and/or Z direction and in particular the nozzle device (1) can be rotated through an angle in a range of greater than 0° and up to 360°. Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Bauteils mittels der Herstellungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Schichtweises Auftragen eines aushärtbaren Materialstrangs (2) in Form des dreidimensionalen Bauteils mittels einer Düseneinrichtung (1) auf einen Untergrund (6), und Formen zumindest eines Abschnitts der Kontur des Materialstrangs (2) durch eine Bearbeitungseinrichtung (4), wobei der mittels der Düseneinrichtung (1) auf den Untergrund (6) aufgebrachte Materialstrang (2) durch die Bearbeitungseinrichtung (4) mit wenigstens einer Vertiefung (10) und/oder wenigstens einem Hohlraum (105) ausgebildet wird.Method for manufacturing a three-dimensional component layer by layer by means of the manufacturing device (100) according to one of the preceding claims, the method having the steps: Applying a hardenable strand of material (2) in layers in the form of the three-dimensional component to a substrate (6) by means of a nozzle device (1), and Shaping of at least one section of the contour of the strand of material (2) by a processing device (4), the strand of material (2) applied to the substrate (6) by means of the nozzle device (1) being provided with at least one depression (10) by the processing device (4) and/or at least one cavity (105) is formed. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Einbringen wenigstens eines zusätzlichen Materials (20) in den Materialstrang (2).procedure after Claim 16 , characterized by introducing at least one additional material (20) into the material strand (2). Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Materialstrang vor, während und/oder nach dem Härten des Materialstrangs geformt wird.procedure after Claim 16 or 17 , wherein the strand of material is shaped before, during and/or after the curing of the strand of material. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei das Aushärten des Materialstrangs (2) durch Strahlung, insbesondere Infrarot (IR)- Strahlung, Laserstrahlung oder UV-Strahlung, durch mechanische Energie, insbesondere Ultraschall, und/oder Wärme erfolgt.procedure after Claim 16 , 17 or 18 , wherein the material strand (2) is cured by radiation, in particular infrared (IR) radiation, laser radiation or UV radiation, by mechanical energy, in particular ultrasound, and/or heat. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeichnet durch Ausbilden des Materialstrangs (2) mit Erhebungen.Procedure according to one of Claims 16 until 19 , characterized by forming the strand of material (2) with elevations.
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