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Die Erfindung betrifft ein endloses Transportband aus einem Kunststoff. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Transportbands.
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Insbesondere wenn diese endlosen Transportbänder, wie beispielsweise im Falle von Saugbändern zum Transport von Tabak, eine recht aufwändige Struktur aufweisen, ist deren Herstellung meist mit einem hohen Aufwand verbunden, was die Herstellungskosten dieser Transportbänder zum Teil erheblich erhöht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein endloses Transportband sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Transportbands zu schaffen, die einen geringeren Aufwand als bekannte Lösungen erfordern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die Herstellung des endlosen Transportbands mittels selektivem Lasersintern oder 3D-Druck können insbesondere Transportbänder, die filigrane Strukturen aufweisen, erheblich einfacher und kostengünstiger als mit den bekannten Verfahren hergestellt werden, da im Gegensatz zu den beispielsweise mittels Webtechnik hergestellten Strukturen mittels selektivem Lasersintern oder 3D-Druck annähernd frei formbare Geometrien erzeugt werden können.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des endlosen Transportbands kann vorgesehen sein, dass auf wenigstens einer Oberfläche des endlosen Transportbands wenigstens eine Vertiefung, wenigstens eine Erhebung und/oder wenigstens ein durch das endlose Transportband verlaufender Durchbruch vorgesehen ist. Solche Vertiefungen und/oder Erhebungen sowie insbesondere durch das endlose Transportband verlaufende Durchbrüche sind mittels selektivem Lasersintern oder 3D-Druck sehr einfach erzeugbar, was die Herstellungskosten für das endlose Transportband gegenüber bekannten Lösungen wesentlich verringert. Des Weiteren können die Vertiefungen, Erhebungen und/oder Durchbrüche sehr viel freier als bislang gestaltet werden. Beispielsweise bedeutet dies im Falle von Saugbändern zum Transport von Tabak, dass die Größe und die Form der Durchbrüche, welche die Luftdurchlässigkeit und die Rückhalteeigenschaften für den Tabak bestimmen, in erheblich größerem Maße als bislang beeinflusst werden können. Des Weiteren können zur Mitnahme des Tabaks dienende Rippen in sehr einfacher Weise den Anforderungen angepasst werden, was mittels Webverfahren bislang einen sehr hohen Aufwand darstellte.
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Um eine höhere Festigkeit des erfindungsgemäßen endlosen Transportbands zu erzielen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass in das endlose Transportband mittels selektivem Lasersintern oder 3D-Druck Kettfäden und/oder Schussfäden eingebunden sind.
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Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 4. Die Verfahren des selektiven Lasersinterns oder des 3D-Drucks werden gemäß der Erfindung zur Herstellung eines endlosen Transportbands eingesetzt, um die Herstellung des endlosen Transportbands zu vereinfachen und damit dessen Herstellungskosten zu verringern.
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Eine besonders vorteilhafte, weil einfach zu beherrschende Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass auf eine Unterlage ein Kunststoffpulver aufgebracht und mittels eines Laserstrahls an- oder aufgeschmolzen wird.
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Um eine kontinuierliche Herstellung des endlosen Transportbands auf einfache Weise zu erzielen, kann dabei vorgesehen sein, dass die Unterlage während des Aufbringens des Pulvers und während des mittels des Laserstrahls durchgeführten An- oder Aufschmelzens des Pulvers gedreht wird.
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Wenn dabei eine den Laserstrahl erzeugende Laserstrahlerzeugungseinrichtung in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Unterlage verlaufenden Richtung bewegt wird, so kann das endlose Transportband gleichzeitig mit der Erzeugung seiner Länge, die bei einem endlosen Transportband bei kreisförmiger Anordnung ja dem Umfang desselben entspricht, auch die Dicke des endlosen Transportbands auf sehr einfache Art und Weise hergestellt werden.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Laserstrahl in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Unterlage verlaufenden Richtung abgelenkt werden, um auf diese Weise die Dicke des endlosen Transportbands herzustellen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Unterlage verlaufenden Richtung abgelenkt wird. Dadurch kann auf eine Verschiebung der gesamten Laserstrahlerzeugungseinrichtung verzichtet werden.
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Um eine exakte Prozessdurchführung zu gewährleisten, insbesondere im Hinblick auf ein kontinuierliches An- oder Aufschmelzen des Pulvers, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Höhe des Pulvers auf der Unterlage mittels einer Abstreifeinrichtung vor dem An- oder Aufschmelzen mittels des Laserstrahls reduziert wird. Durch dieses Abstreifen des überschüssigen Pulvers wird also verhindert, dass bestimmte Schichten des Pulvers nicht an- oder aufgeschmolzen werden, wodurch sich eine prozesssichere Herstellung des erfindungsgemäßen endlosen Transportbands ergibt.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Pulver vor dem An- oder Aufschmelzen mittels des Laserstrahls aufgeheizt wird. Dies stellt sicher, dass der das Pulver an- oder aufschmelzende Laserstrahl die jeweilige Schicht auf zuverlässige Art und Weise aufschmilzt, da in diesem Fall nur noch eine geringe thermische Energie seitens des Laserstrahls eingebracht werden muss. Dies stellt eine zuverlässige und schnelle Durchführung des Verfahrens sicher.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass beim 3D-Druck zur Herstellung von Hinterschneidungen, Vertiefungen und/oder Durchbrüchen der Kunststoff aufgebracht und später ausgewaschen wird. Auf diese Weise können Hinterschneidungen, Vertiefungen und/oder Durchbrüche in einfacher Weise hergestellt werden.
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Eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Transportbands ist in Anspruch 13 angegeben.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des endlosen Transportbands auf sehr einfache und dennoch zuverlässige Art und Weise ausführen, um das erfindungsgemäße endlose Transportband herzustellen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Unterlage als Ring mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. Eine in Form eines Rings ausgeführte Unterlage ist insbesondere für das ebenfalls in Ringform ausgebildete, mittels der Vorrichtung hergestellte, endlose Transportband vorteilhaft.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Unterlage drehbar gelagert ist, da auf diese Weise die Unterlage gegenüber der Laserstrahlerzeugungseinrichtung gedreht und dabei das sich in der Unterlage befindende Pulver an- oder aufgeschmolzen werden kann.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahlerzeugungseinrichtung in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Unterlage verlaufenden Richtung beweglich ist. Durch eine solche bewegliche Lagerung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung kann dieselbe sehr einfach bewegt werden, um neben der Länge bzw. dem Umfang des endlosen Transportbands, der durch die Drehung der Unterlage erzeugt wird, auch die Dicke des endlosen Transportbands herzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Unterlage eine Heizeinrichtung zur Aufheizung des Pulvers aufweist. Die Integration der Heizeinrichtung in die Unterlage ermöglicht eine besonders direkte und dadurch mit einem geringen Energieeinsatz verbundene Aufheizung des Pulvers, so dass durch den Laserstrahl nur eine verhältnismäßig geringe Energiemenge in das Pulver eingebracht werden muss, um dasselbe an- oder aufzuschmelzen.
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Um mittels Kett- oder Schussfäden eine Verstärkung des erfindungsgemäßen endlosen Transportbands erreichen zu können, kann des Weiteren eine Einrichtung zur Zuführung eines Kettfadens und/oder eines Schussfadens vorgesehen sein.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine sehr schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen endlosen Transportbands;
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2 eine sehr schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen endlosen Transportbands;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Transportbands;
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4 eine vergrößerte Ansicht der Vorrichtung aus 3;
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5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus 4; und
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6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein endloses Transportband 1 aus einem Kunststoffmaterial, das in der Ausführungsform von 1 als sogenanntes Saugband ausgebildet ist, das zum Beispiel zum Transport von Tabak eingesetzt werden kann. Wie ebenfalls in 1 erkennbar ist, weist das endlose Transportband 1 eine Vielzahl von Durchbrüchen 2 auf, die sich durch die gesamte Dicke des Transportbands 1 erstrecken. Die Durchbrüche 2 können selbstverständlich auch von der dargestellten Kreisform abweichen und im Prinzip eine beliebige Form aufweisen.
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Das Transportband 1 ist, wie erwähnt, als endloses Band ausgebildet, d. h. es weist eine Ringform auf und wird ohne Naht hergestellt, d. h. es weist keine Naht auf. Da das Transportband 1 aus einem elastischen Kunststoffmaterial besteht, ist die Ringform desselben jedoch veränderlich und kann an die Größe und Position der nicht dargestellten Transportrollen oder ähnliches angepasst werden.
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In 2 ist in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des endlosen Transportbands 1 dargestellt. Dieses weist auf seinen beiden Oberflächen jeweilige Vertiefungen 3 und Erhebungen 4 auf. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass ein und dasselbe Transportband 1 sowohl die Vertiefungen 3 und die Erhebungen 4 der Ausführungsform von 2 als auch die Durchbrüche 2 der Ausführungsform von 1 aufweist. Des Weiteren sind die Anzahl und die Position der Durchbrüche 2, der Vertiefungen 3 und der Erhebungen 4 nur als beispielhaft anzusehen und diese können an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Die Vertiefungen 3 können beispielsweise auch als über die gesamte Länge und/oder die gesamte Breite des Transportbands 1 verlaufende Nuten ausgeführt sein.
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Statt als Saugband kann das endlose Transportband 1 auch für andere Transportzwecke eingesetzt werden. Insbesondere können mit dem endlosen Transportband 1 auch Lebensmittel transportiert werden. Beispielsweise könnte das endlose Transportband 1 jedoch auch als Wiegeband eingesetzt werden.
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Das endlose Transportband 1 gemäß der 1 und 2, das vorzugsweise wie erläutert eine Struktur aufweist, kann durch selektives Lasersintern oder 3D-Druck hergestellt werden, was nachfolgend näher erläutert wird.
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Beim selektiven Lasersintern wird aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff, im vorliegenden Fall einem Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel thermoplastisches Polyurethan, PEEK oder Polyamid, durch Sintern mittels eines Laserstrahls das endlose Transportband 1 mit den Durchbrüchen 2, Vertiefungen 3 und/oder Erhebungen 4, d. h. mit einer im Prinzip beliebigen räumlichen Struktur bzw. mit einer dreidimensionalen Geometrie, die auch Hinterschneidungen aufweisen kann, hergestellt. Das endlose Transportband 1 wird dabei Schicht für Schicht durch An- bzw. Aufschmelzen des Pulvers mittels eines Laserstrahls aufgebaut. Die durch den Laserstrahl in das Pulver eingebrachte Energie wird von dem Pulver absorbiert, wodurch einzelne Pulverpartikel lokal begrenzt sintern oder verschmelzen. Insbesondere werden dabei die Pulverpartikel nur partiell aufgeschmolzen. Dabei wird der Laserstrahl, wie nachfolgend noch detaillierter erläutert, so angesteuert, dass die Pulverschichten auf die gewünschte Art und Weise an- bzw. aufgeschmolzen werden.
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Beim 3D-Druck wird ein nicht dargestellter 3D-Drucker eingesetzt, mit dem zum Beispiel die Unterverfahren der Stereolithografie, der Digitalen Lichtverarbeitung (Digital Light Processing), des Polyjet-Modeling sowie das Fused Deposition Modeling durchgeführt werden können. Beim 3D-Druck kann zur Herstellung der Durchbrüche 2, der Vertiefungen 3 und nicht dargestellter Hinterschneidungen der Kunststoff aufgebracht und später ausgewaschen werden.
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In den 3, 4 und 5 ist beispielhaft eine Vorrichtung 5 dargestellt, mit der das Verfahren zur Herstellung des endlosen Transportbands 1 durchgeführt werden kann.
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Die Vorrichtung 5 zur Herstellung des endlosen Transportbands 1 weist eine Pulverzuführeinrichtung 6, eine Unterlage 7 zur Aufnahme des von der Pulverzuführeinrichtung 6 zugeführten Pulvers und eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 auf, die in der Lage ist, einen Laserstrahl zu erzeugen und diesen auf das sich auf der Unterlage 7 befindende Pulver zu richten. Die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8, mit der der Laserstrahl erzeugt wird, kann zum Beispiel einen CO2-Laser, einen Nd:YAG-Laser oder einen Faserlaser aufweisen.
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Wie sich aus der Draufsicht von 3 ergibt, ist die Unterlage 7 als Ring bzw. ringförmig ausgebildet und weist, wie in dem Schnitt von 5 erkennbar ist, eine Vertiefung 9 auf, die einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist und die zur Aufnahme des pulverförmigen Materials dient, aus dem das Transportband 1 hergestellt wird. Die Pulverzuführeinrichtung 6 führt also das Pulver in die Vertiefung 9 der Unterlage 7 zu. Dabei ist die Unterlage 7 um eine Drehachse 7a drehbar gelagert und kann insbesondere so gedreht werden, dass das Pulver in der Vertiefung 9 der Unterlage 7 zu der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 befördert wird. Im vorliegenden Fall wird die Unterlage 7 wird von einem sehr schematisch angedeuteten Elektromotor 10, der vorzugsweise als Servomotor ausgebildet ist, angetrieben. Die Unterlage 7 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel des Weiteren ein Magnetmaßband 11 auf, dem ein Abnehmer 12 zugeordnet ist, so dass die Positionierung der Unterlage 7 genau kontrolliert und dadurch mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung gesteuert werden kann.
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Vor der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 ist im vorliegenden Fall eine Abstreifeinrichtung 11 vorgesehen, mit welcher die Höhe des Pulvers auf der Unterlage 7 bzw. in der Vertiefung 9 reduziert werden kann. Dadurch wird eine exakte Höhe der Pulverschicht auf der Unterlage 7 sichergestellt. In dem Moment, in dem das Pulver die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 erreicht, wird eine bestimmte Dicke des Pulvers mittels des von der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 erzeugten Laserstrahls an- oder aufgeschmolzen. Die aufgeschmolzene Schichtdicke kann beispielsweise 0,05 bis 0,1 mm betragen.
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Die Drehbewegung der Unterlage 7 stellt also den Vorschub des Pulvers in Umfangsrichtung des Transportbands 1, d. h. die Länge des Transportbands 1, dar. Der Vorschub in Dickenrichtung wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, dass die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 7a der Unterlage 7 verlaufenden Richtung beweglich ist und im Prinzip parallel zu dem durch die Drehung der Unterlage 7 erzeugten Vorschub in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 7a der Unterlage 7 verlaufenden Richtung bewegt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Laserstrahl in der im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 7a der Unterlage 7 verlaufenden Richtung abgelenkt wird. Die Ablenkung des Laserstrahls kann beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Spiegels erfolgen. Des Weiteren ist es möglich, den Laserstrahl in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 7a der Unterlage 7 verlaufenden Richtung abzulenken, beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Spiegels.
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Zur Bewegung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 weist diese einen vertikalen Schlitten 14 auf, an dem wiederum ein horizontaler Schlitten 15 angebracht ist. Eine Bewegung des vertikalen Schlittens 14 auf dem horizontalen Schlitten 15 ermöglicht die beschriebene Bewegung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 in der im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse 7a der Unterlage 7 verlaufenden Richtung. Eine Bewegung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 entlang des vertikalen Schlittens 14 ermöglicht eine Bewegung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 in Richtung zu der Unterlage 7 oder weg von derselben. Durch eine solche Verschiebung der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 entlang des vertikalen Schlittens 14 kann die Fokusebene des von der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 ausgegebenen Laserstrahls verstellt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Unterlage 7 relativ zu der Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 zu bewegen.
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In dem Schnitt von 5 ist des Weiteren eine Heizeinrichtung 16 dargestellt, die im vorliegenden Fall in die Unterlage 7 integriert und benachbart zu der Vertiefung 9 angeordnet ist. Mittels der Heizeinrichtung 16 ist es möglich, das Pulver vor dem An- oder Aufschmelzen mittels des Laserstrahls aufzuheizen. Die Heizeinrichtung 16 kann in einem geeigneten Isoliermaterial angeordnete Heizschleifen aufweisen, die beispielsweise mit Strom beaufschlagt werden und in Form einer Widerstandsheizung arbeiten. Beispielsweise kann der die Vertiefung 9 der Unterlage 7 umgebende, eine Isolierung bildende Bereich der Unterlage 7 aus Keramik bestehen.
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Des Weiteren kann die Vorrichtung 5 eine nicht dargestellte Einrichtung zur Zuführung von Kettfäden und/oder Schussfäden aufweisen, die bei dem selektiven Lasersintern oder dem 3D-Druck in das Transportband 1 eingebunden werden können. Solche Kett- und/oder Schussfäden können auch bereits vor der eigentlichen Herstellung des endlosen Transportbands 1 durch selektives Lasersintern oder 3D-Druck hergestellt und bei dem Verfahren des selektiven Lasersinterns oder des 3D-Drucks in das endlose Transportband 1 integriert werden. Gegebenenfalls können die Kett- und/oder Schussfäden auch bereits mit einem Kunststoffmaterial beschichtet sein, das durch den Laserstrahl aufgeschmolzen wird, um eine Verbindung mit dem durch die Pulverzuführeinrichtung 6 zugeführten Pulver zu erzielen. Die Kett- und/oder Schussfäden können gegebenenfalls auch über die Oberfläche des endlosen Transportbands 1 geringfügig überstehen.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 5 zur Herstellung des endlosen Transportbands 1. Dabei ist wiederum die Unterlage 7 vorgesehen, welche die Vertiefung 9 zur Aufnahme des Pulvers aufweist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 3, 4 und 5 ist bei der Vorrichtung 5 gemäß 6 die Unterlage 7 starr und lediglich die nur sehr schematisch angedeutete Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 kann auf einer beliebigen Bahn bewegt werden. Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 5 gemäß 6 wird das endlose Transportband 1 insbesondere mäanderförmig hergestellt. Dadurch kann das endlose Transportband 1 auf einer sehr kleinen Fläche hergestellt werden. Durch die Elastizität des fertigen Transportbands 1 spielt die Form, in der dasselbe hergestellt wird, jedoch keine Rolle.
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Selbstverständlich könnte im Falle von 6 auch die Unterlage 7 verfahrbar ausgebildet und die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 starr sein. Des Weiteren wäre es grundsätzlich auch möglich, sowohl die Unterlage 7 als auch die Laserstrahlerzeugungseinrichtung 8 verfahrbar auszuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1756660 A1 [0002]
- DE 3742183 C1 [0002]
- DE 19732196 A1 [0002]
- DE 19909031 A1 [0002]