3D打印机、3D打印机组合单元及增材制造工艺的制作方法

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3D打印机、3D打印机组合单元及增材制造工艺的制作方法与工艺

各种增材制造工艺(因此各种类型的3D打印机)是已知的。

一些增材制造工艺共同具有以下步骤:

(1)首先,将粒状材料施加在构建范围的整个表面上,使得形成未固结的粒状材料层。

(2)将所施加的未固结的粒状材料层在预定部分区域中选择性地固结,例如通过选择性地打印处理剂,例如粘合剂(binder)(可选择地,例如,通过激光烧结)。

(3)重复步骤(1)和(2)以制造期望的部件。出于此目的,例如可以在将新层施加在整个表面上之前,使分层建立部件的构建平台降低相应的一个层的厚度(可选择地,例如,可以使涂覆装置和打印装置上升对相应的一个层的厚度)。

(4)最后,可以将松的、未固结的粒状材料支撑和包围的制造好的部件开包。

制造部件或多个部件的构建空间例如可以由所谓的构建盒(还称为“工作盒”)来限定。这种类型的构建盒可以具有在向上方向上开口且在竖直方向上延伸的周向壁结构(例如由四个竖直侧壁形成),例如当从上方看时这种类型的构建盒可以形成矩形。构建盒内可以容纳有可调节高度的构建平台。在这方面,位于构建平台上方和竖直的周向壁结构之间的空间例如至少可以有助于形成构建空间。构建空间的上部区域例如可以被称为构建范围。例如在DE 10 2009 056 696A1中说明了这种构建盒的示例。

在以上步骤(1)中通常使用具有涂覆装置(还称为“反复涂覆器(recoater)”)的涂覆装置组合单元。用于3D打印机的各种涂覆装置组合单元是已知的,可以借助于涂覆装置组合单元来将粒状构建材料以在整个表面上形成均匀层的形式施加于构建范围(还称为构建表面或构建区域)。

一种类型的涂覆装置组合单元使用辊(简称为:“辊式涂覆装置”),首先在辊前方放下(put down)一定量的粒状构建材料,然后使辊跨越构建范围水平移动以便以在构建范围上形成均匀层的形式施加粒状构建材料。在这方面,可以使辊与移动方向相反地转动。难以使用辊式涂覆装置实现具有较大长度的涂覆装置组合单元。

另一种的涂覆装置组合单元(被称为具有“容器涂覆装置”(例如“槽式涂覆装置”)的涂覆装置组合单元)使用具有容器的涂覆装置,容器例如能够跨越构建范围移位并限定用于容纳粒状构建材料的内腔,内腔通向用于将粒状构建材料输出到构建范围上的开口。该涂覆装置可以是长型的,例如横越或覆盖矩形的构建范围的长度或宽度。然后开口可以被设置成纵向槽。因而涂覆装置能够跨越构建范围水平移动并同时将粒状构建材料从开口分配/输出到构建范围,从而在构建范围的整个表面上施加均匀层。

在以上步骤(2)中,例如可以使用具有打印头的打印装置,打印装置以控制的方式在之前施加的构建材料层的子区域上施加处理剂。处理剂有助于构建材料层在子区域的固结。例如,处理剂可以是粘合剂、例如多组分粘合剂的粘合剂组分。

可选择地,例如可以在以上步骤(2)中使用激光来固结之前施加的构建材料层的子区域,例如通过烧结或熔化子区域中的构建材料。

在本申请的含义内的粒状构建材料可以被理解成包括至少一种粒状材料(例如,砂(粒),例如铸造用砂,和/或金属颗粒和/或合成材料的颗粒)的构建材料。构建材料也可以包括几种不同类型的粒状材料,诸如新砂和回收砂的混合物或精砂和粗砂的混合物或两种不同类型的砂的混合物等。此外,构建材料可以包括至少一种液体组分,例如粘合剂组分、例如活化剂、和/或一种或多种固体和/或液体添加剂。在构建材料包含粘合剂组分的情况下,可以借助于打印装置将其它的粘合剂组分(诸如呋喃树脂等)选择性地打印到之前施加的构建材料层上,以便使该层固结在预定区域。基于待制造的部件(例如铸造模具和/或型芯),可以使用专为此目的而制备的构建材料成分。在这方面,构建材料成分可以由使用的组分的数量限定以及由构建材料(混合物)中包含的组分的相应的类型和相应的份额限定。

从上述文献中已知具有两个构建盒的3D打印机。然而,3D打印机总是只能容纳两个构建盒中的一个,因此总是只能执行一个构建工作(=在分配的构建空间中增材制造一个或多个部件)。然而,两个构建盒能够减少第一构建工作和第二构建工作之间的时间段(在此期间设备或打印机不工作或不打印(例如,移除构建盒、打开包含在其中的零件以及准备用于下一个构建工作的构建盒等))。

DE 102009036153 A1公开了一种用于通过引入辐射能量来增材制造粉末状构建材料的三维成型零件的装置,其具有分成两个构建空间部分的构建空间,其中构建空间部分分别容纳交换容器,装置被配置成两侧开口的开放式入口,其中交换容器可以从两个开放式入口侧装载和/或移除,或者可以通过所述入口喂料,并且其中交换容器是类似包括可以被降低的构建平台的组合单元的容器,粉末可以被分层涂覆到其上,并且其另外设置有粉末处理组合单元,即包括粉末储存罐、涂覆装置和粉末溢流罐。

可以认为本发明的目的是提供能够增加输出的3D打印机和增材制造方法。

本发明提供根据权利要求1所述的3D打印机、根据权利要求15所述的具有至少一个这样的3D打印机的3D打印机组合单元、以及根据权利要求17所述的增材制造工艺。根据本发明的另外的实施方式在相应的从属权利要求中描述。

举例说明,根据本发明的不同的实施方式,3D打印机的容量以及还有因此的输出可以增加,这是因为制造不限于单个构建空间,而是因为如果需要,可以使用3D打印机在两个(或更多个)构建空间中同时制造,即,使用3D打印机同时执行两个(或更多个)构建工作。

举例说明,根据本发明的不同的实施方式,分成第一和第二构建空间,而不是提供单个的、相对较大的构建空间允许可以适当地保持要制造的部件的质量(即,质量不随着容量或输出增加而下降),例如在合理的成本和/或合理的复杂性情况下。在这方面,应该考虑的是,涂覆装置组合单元或打印装置可以连续地跨越而不降低部件的质量(例如由于涂覆装置部件的挠曲,诸如用于刮抹输出的构建材料的涂覆装置刃片的挠曲)的相应的长度在实践(特别是在合理的成本和/或合理的复杂性情况下)中受到限制。举例说明,由于分成第一和第二构建空间,涂覆装置组合单元例如也可以相应地分段。相反,对于单个、大的构建空间使用几个涂覆装置问题是,随后不再可能或至少非常难以施加均匀的层(特别是在两个涂覆装置之间)。

举例说明,根据本发明的不同的实施方式,分成第一和第二构建空间,而不是提供单个的、相对较大的构建空间,进一步允许容量和/或输出的增加不是以管理/处理为代价的,因为两个分离的构建空间(例如由两个分离的构建盒形成)比一个大的构建空间明显更容易处理。例如,从大的构建空间开包部件可能是一个问题,因为设备的操作者可能无法不使用工具地操作布置在构建空间中间的部件,而两个分离的构建空间可以允许所有部件从相应的构建空间的符合人体工程学的开包。

根据本发明的不同的实施方式,由于涂覆装置组合单元和/或打印装置的巧妙布置,将在第一构建空间中执行的第一构建工作和将在第二构建空间中执行第二构建工作可以例如以合理的努力和/或以合理的成本而相对较快地执行。

与具有提供执行相应的构建工作的相应的构建空间的两个(或更多个)分离的3D打印机组合单元相比,根据本发明的具有两个(或更多个)构建空间的3D打印机可以以合理的成本增加输出,合理的成本例如可以使用共用的/共享的壳体、共用的框架结构、共用的控制或共用的控制柜、共用的打印头、共用的涂覆装置供送装置等(例如,一个或多个或全部所述共用的部件),即,可以节省否则将必须提供两次(或多次)的多个部件。

根据不同的实施方式,3D打印机被配置成通过形成例如含有砂粒的粒状构建材料的、彼此堆叠的层并选择性地固结相应的构建材料层的部分区域而分层地建立三维部件,三维部件例如为铸造模具或型芯。

在这方面,3D打印机被配置成(例如形成为和/或设计为和/或构造为和/或编程为)在布置在3D打印机中的第一构建空间中建立一个或多个第一三维部件,同时在3D打印机中的在与第一构建空间有水平距离地与第一构建空间相邻布置的第二构建空间(B2)中构建一个或多个第二三维部件。

换句话说,可以使用根据本发明的3D打印机即在彼此以水平距离布置的两个或多个相邻构建空间中同时执行两个或更多个构建工作。在这方面,3D打印机自身例如可以被称为关于第一和第二构建空间的共用的/共享的3D打印机,作为其一个或多个部件(例如打印头和/或涂覆装置供送装置和/或壳体和/或设备框架)可以被以下使用使用/用于第一构建空间(用于执行第一构建工作)和第二构建空间(用于执行第二构建工作)共同地使用或者可以被分配给两个构建空间。

即,3D打印机被配置成在第一构建空间中建立包含至少一个第一部件的第一层堆叠,并且同时在第二构建空间中建立包含至少一个第二部件的第二层堆叠,第一和第二层堆叠布置成在3D打印机中彼此分离。

两个相邻构建空间之间的水平距离可以例如小于等于1.5m,例如小于等于1.4m,例如小于等于1.3m,例如小于等于1.2m,例如小于等于1.1m,例如小于等于1.0m,例如小于等于0.9m,例如小于等于0.8m,例如小于等于0.7m,例如小于等于0.6m,例如小于等于0.5m,例如小于等于0.4m,例如小于等于0.3m,例如小于等于0.2m。

两个相邻构建空间之间的水平距离例如可以用于(例如附加地)固定(例如在线性引导结构上)、例如用于支撑(例如在线性引导结构上)在由水平距离形成的空间中的3D打印机的涂覆装置组合单元(该涂覆装置组合单元的示例将在后面详细描述)。例如,涂覆装置组合单元中的第一和第二涂覆装置(稍后将详细描述这些涂覆装置的示例)中的每一个可以固定(例如被支撑)在两个相邻的构建空间之间(例如附加地),例如固定于对应分离的线性引导件/滑动件或共用的线性引导件/滑动件。线性引导结构或分离的线性引导件/滑动件或共用的线性引导件/滑动件可以进而固定到3D打印机的共用的框架结构的一部分。

例如,3D打印机可以包括共用的框架结构,第一构建空间和第二构建空间布置在该共用的框架结构中,框架结构以其一部分在两个相邻构建空间之间延伸,即,在由水平距离形成的空间内延伸。例如3D打印机的部件可以固定到框架结构的该部分上,例如上述涂覆装置组合单元或其线性引导结构。

第一构建空间和/或第二构建空间例如可以布置在3D打印机中的分别限定(由3D打印机限定)和/或预定位置处。例如,(共用的)框架结构可以有助于指定第一和第二构建空间。例如,3D打印机可以包括沿水平方向延伸的每个构建空间的一个或多个设备固定的构建范围限制,其至少部分地围绕相应的构建空间的构建范围。例如,沿水平方向延伸的至少一个设备固定的构建范围限制可以提供给每个构建空间,该限制沿着稍后描述的短边和长边中的任一个延伸。

根据不同的实施方式,3D打印机例如可以包括第一构建平台和第二构建平台,且可以被配置成同时将所述第一构建平台和所述第二构建平台容纳在各自相关联的、彼此分离开(例如在水平方向上彼此有距离;可选择地,例如以相邻的方式,其中例如,构建平台中的一个或两个在俯视图中大于它们相关联的构建空间)的第一和第二构建平台构建位置,其中所述相应的构建平台被布置在所述3D打印机内以用于借助于3D打印机建立至少一个部件,且所述第一构建空间形成在/被布置在所述第一构建平台上方,所述第二构建空间形成在/被布置在所述第二构建平台上方。第一构建平台和第二构建平台例如可以在向下的方向上限定对应的构建空间。换句话说,相应的构建空间例如至少可以被相关联的构建平台共同限定。

在这方面,相应的构建平台例如可以被设置成在设备中是不动的,即,可选地高度是可调节的,否则是不动的(在其构建平台构建位置中),或者可以被配置成是可移动的(例如被容纳在可移动的构建盒中或被在轨道系统上可移动地引导)。在后一种情况下,相应的构建平台例如可以在处于其相关的构建平台构建位置时沿向下的方向限定相关的构建空间。

板状结构例如可以设置在构建平台上(或者构建空间的下部区域中),该构建平台在构建部件已经被制造之后与填充的粒状材料和部件一起从构建盒移除,以便从未固结的粒状材料的填充的粒状材料中开包部件,相反构建平台也可以保留在构建盒中。

第一和/或第二构建平台例如可以容纳在相关联的构建盒中。这在实践中已被证明是适当的;可选地,然而,部件或包括部件的堆叠层也可以被沿周向方向自由地建立在构建平台上。

当构建平台处于相应的构建平台构建位置时,构建平台之间的水平距离可以与上面的构建空间之间的水平距离相同。

根据不同的实施方式,3D打印机例如可以包括第一构建盒和第二构建盒,并且可以被配置成同时将第一构建盒和第二构建盒例如以在水平方向上彼此有距离的方式分别容纳在分别相关联的、分离的第一和第二构建盒构建位置处,相应的构建盒布置在3D打印机内的该位置,以借助于3D打印机分别在由相应的构建盒限定的第一和第二构建空间中建立至少一个部件,使得可以在第一构建盒和第二构建盒中同时分层地建立相应的一个或多个部件。

换句话说,相应的构建空间例如可以至少由相关联的构建盒共同形成,例如至少以至少周向地共同形成。在这方面,相应的构建盒例如可以设置成在设备中是不动的,或者可以被配置成是可移动的。在后一种情况下,相应的构建盒在处于其相关的构建盒构建位置时限定相关联的构建空间。

换句话说,3D打印机可以被配置成根据本实施方式的多盒3D打印机,其能够同时将多个构建盒容纳在例如相应的、限定/预定的构建盒容纳空间中。

应当理解的是,可以同时容纳在3D打印机中的构建盒的数量可以进一步增加,例如增加到三个、四个、五个、六个或更多个构建盒。同样的情况适用于上述构建平台且一般适用于上述构建空间。

构建平台和/或构建盒可以例如形成为相同的。

根据不同的实施方式,第一构建盒和/或第二构建盒例如可以包括在竖直方向上延伸的周壁结构,其限定相应的构建盒内部空间。

例如,在由相应的构建盒限定的构建盒内部空间中,可以设置在水平方向上延伸的第一或第二构建平台,其中例如第一或第二构建空间由相应的构建平台上方的相应的构建盒内部空间限定,该构建盒内部空间在向上方向上开口,当构建盒在其相应地相关联的构建盒构建位置时,可以在构建盒内部空间中通过3D打印机建立至少一个部件。

根据不同的实施方式,第一构建平台和/或第二构建平台例如可以是高度可调节的,使得相应的构建平台可以逐渐降低以用于建立部件,例如降低相应的层厚度。相应的构建平台例如可以借助于相应分配的固定在设备上的举升驱动器降低,或者借助于集成在相应的构建盒中的(即,根据不同的实施方式)其自身的举升驱动器降低,在构建过程中相应的构建空间可以通过逐渐降低相关构建平台来逐渐扩张,或者可以与待制造的部件一起“长大”。逐步降低构建平台在实践中已被证明是适当的;可选地,然而,也可以通过例如逐渐提升印刷装置和涂覆装置组合单元来构建部件或包括该部件的层堆叠。

在俯视图中第一和/或第二构建空间(例如第一和/或第二构建平台或者第一和/或第二构建盒)具有两个长边和两个短边。例如在俯视图中第一和/或第二构建空间(例如第一和/或第二构建平台或者第一和/或第二构建盒)可以被配置成矩形。例如,第一和/或第二构建空间(例如第一和/或第二构建平台)的相应的短边可具有小于等于2m的尺寸,例如小于等于1.8m,例如小于等于1.6m,例如小于等于1.5m,例如小于等于1.4m,例如小于等于1.3m。该尺寸可以例如大于等于0.5m,例如大于等于0.6m,例如大于等于0.7m,例如大于等于0.8m,例如大于等于0.9m,例如大于等于1.0m。在这点上,下阈值和上阈值的示例性值可以以任何方式组合,例如如下:0.5到2m、0.6到1.6m或1m到1.3m。如果提供多于2个构建空间,例如至少3个、例如至少4个、例如至少5个、例如至少6个构建空间,则所提供的数据可以应用于所有构建空间。

通过第一和/或第二构建空间的所描述的构造,一方面可以方便地处理相应的构建空间,例如可以允许相应的构建空间或相应的构建盒的人体工程学的开包。此外,可以通过所述构造来提供部件的快速制造,特别是如果涂覆装置组合单元在垂直于长边的方向上行进来施加层时,使得其仅需行进相对短的距离。涂布装置组合单元的速度可以是限制因素,并且例如可以小于打印头移动的速度。

根据不同的实施方式,第一和第二构建空间(例如第一和/或第二构建平台或者第一和/或第二构建盒)例如可以沿着相应的短边彼此相邻布置,例如基本上沿着整个相应的短边。例如第一和第二构建空间(例如第一和/或第二构建平台或者第一和/或第二构建盒)可以以如下方式布相对于彼此置:基本上总共四个短边彼此平行并且相应地两个长边(每个构建空间中的一个)彼此延伸。

如上所述,根据不同的实施方式,第一和/或第二构建平台或第一和/或第二构建盒例如可以在它们各自的构建位置和相应的构建平台或构建盒布置在3D打印机外部(并且为例如对于用户来说是容易接近的)的另外的位置之间移动。这允许例如方便至少一个部件从相关联的构建盒的开包过程。

相应的构建盒例如可以通过相关联的辊式输送器移入和移出其相关联的构建盒构建位置。相应的辊式输送器(或可选择的构建盒供送装置)可以进而与共用的无人驾驶运输系统连接,借助于该运输系统,第一和第二构建盒可以移动到另外的位置。

在可移动构建盒的情况下,3D打印机例如可以被配置成借助于对准和/或固定机构来将相应的构建盒对准和/或固定在相关联的构建盒构建位置。

另外的位置例如可以为开包位置和/或构建盒库位置,在开包位置处,构建盒或包含在其中的部件被开包(手动的或以自动的方式),在库位置处,一个或多个构建盒被保持在库内。

3D打印机包括涂覆装置组合单元,其能够在第一水平方向上跨越第一构建空间和第二构建空间(即例如如果第一和第二构建盒在相应的相关的构建位置,则跨越第一和第二构建盒)移位,以向第一和第二构建空间供应构建材料,该构建材料为待固结的构建材料的相应均匀的构建材料层的形式。涂覆装置组合单元例如可以配置成为平行的第一和第二构建空间供应构建材料。例如,涂覆装置组合单元可以被配置为双向涂覆装置组合单元,即配置为可以在去程和回程上均施加均匀的构建材料层的涂覆装置组合单元。

第一水平方向与长边垂直和/或与短边平行。由此,可以实现部件的快速制造。

根据不同的实施方式,涂覆装置组合单元例如可以包括分配给第一构建空间的第一涂覆装置和分配给第二构建空间的与第一涂覆装置分离的第二涂覆装置。在这方面,第一和第二涂覆装置可以在相应的第一水平方向上在相关联的构建空间上移动,例如在彼此平行的第一水平方向上,例如一起或分离地移动。

在这方面,分成第一和第二涂覆装置允许快速形成合适质量的构建空间的均匀层,例如在合理的成本和/或合理的复杂性情况下。

根据不同的实施方式,第一和第二涂覆装置例如可以分别包括限定用于容纳粒状构建材料的内腔的容器(例如长形容器),内腔通向用于将粒状构建材料输出到对应的构建空间的构建范围的开口(例如纵向槽)。第一和/或第二涂覆装置例如可以配置成“容器涂覆装置”,例如“槽涂覆装置”。长形的第一涂覆装置/容器和长形的第二涂覆装置/容器可以布置成彼此平行,例如彼此延伸或在纵向方向上依次。

例如,闭合装置可以分别设置在第一涂覆装置和/或第二涂覆装置上(例如包括一个或多个可膨胀的中空体或滑动机构,其中中空体在其膨胀状态下闭合开口),闭合装置被配置成选择性的闭合用于输出粒状构建材料的开口,例如以控制的方式,即借助于电控单元。

例如,刮抹构件可以分别附着于第一涂覆装置和/或第二涂覆装置,刮抹构件被配置成刮抹从开口输出的粒状构建材料,从而抹平和/或压紧所输出的粒状材料。

例如,第一涂覆装置和第二涂覆装置可以以固定的方式彼此连接,使得其可以一起跨越第一构建空间或第二构建空间移动。

3D打印机包括共用的打印装置,其能够在第二水平方向上跨越所述第一和第二构建空间移动,以通过可流动处理剂的受控制输出来选择性地固结先前施加的相应的构建空间的构建材料层的分区。打印机例如可以配置成向第一构建空间和第二构建空间顺序地供应处理剂。在这方面,打印装置例如可以首先完全处理第一构建空间(例如完全跨越第一构建空间行进),以随后完全处理第二构建空间。可选地,打印装置例如可以首先处理第一构建空间的一部分,然后处理第二构建空间的一部分,然后处理第二构建空间的另一部分,然后处理第一构建空间的另一部分(双向处理)。进一步可选地,打印装置例如可以首先处理第一构建空间的一部分,然后处理第二构建空间的一部分,然后处理第一构建空间的另一部分,然后处理第二构建空间的另一部分(单向处理)。

处理剂有助于选择性固结分区,例如可以是粘合剂、例如多组分粘合剂的粘合剂组分。

换句话说,第一和第二构建区域采用共用的或相同的打印装置,例如采用共用的或相同的打印头。

共用的装置例如可以包括线性引导结构(例如连续的线性引导结构),其长度基本上大于等于第一构建空间长度和第二构建空间长度之和,和/或其基本上完全沿着第一和第二构建空间(例如在第一和第二构建空间上或侧向挨着第一和第二构建空间)延伸,例如在相应的构建空间的纵向方向上延伸。因此,共用的打印头(见下文)能够用于第一构建空间和第二构建空间两者。线性引导结构例如可以固定到在第一和第二构建空间的上方或侧向挨着延伸的承载结构(例如连续的承载结构),例如在相应的构建空间的纵向方向上延伸。承载结构例如可以固定到3D打印机的共用的框架结构。

第二水平方向与涂覆装置组合单元可沿着移动的第一水平方向垂直,和/或第二水平方向与构建空间的短边垂直和/或与长边平行。

打印装置(例如其打印头)例如除了在第二水平方向之外还可以在第一水平方向上移动/移位,使得打印装置(例如其打印头)可以一起以曲折的模式移动,例如以U形形状跨越两个构建空间。然而,打印装置(例如其打印头)还能够例如跨越整个构建空间宽度延伸或覆盖整个构建空间。

根据不同的实施方式,共用的打印装置例如可以包括具有一个或多个打印喷嘴的共用的打印头。

共用的打印头例如可以被配置成用于第一构建空间和第二构建空间两者,即第一构建空间和第二构建空间使用相同的打印头(例如使用相同的打印喷嘴)选择性的打印。

共用的打印头和其打印喷嘴例如可以跨越构建空间的相应的短边的一部分,例如大致一半,或整个长度/尺寸。即,打印头可以具有由打印喷嘴形成的处理剂输出区域,其尺寸(例如长度)对应于相应的短边的一部分,例如大致一半或整个长度/尺寸。

共用的打印头例如可以布置成在竖直方向上与涂覆装置组合单元有距离,例如第一涂覆装置和第二涂覆装置,并可以在分离的水平平面水平地移动。

根据不同的实施方式,3D打印机例如可以包括与3D打印机成一体的共用的涂覆装置供送单元,其在竖直方向上被配置在上述第一和第二涂覆装置的上方,和/或通过涂覆装置供送单元可以向所述所述第一和第二涂覆装置(例如涂覆装置的对应的供应容器,其设置在对应的涂覆装置的上述容器的上方)供应构建材料,和/或包括共用的混合单元,例如包括具有搅拌器的共用的混合容器,其中如果第一和第二涂覆装置被移动到相应的填充位置,则在混合容器中制备的构建材料可以通过分岔的供送结构供送到第一和第二涂覆装置。

根据不同的实施方式,3D打印机例如可以包括第一构建空间和第二构建空间被布置在其中的共用的框架结构,和/或第一构建空间和第二构建空间被布置在其中的共用的壳体。壳体例如可以包括覆盖第一和第二构建空间两者的连续的壳体部分或壁部分,例如相应主要地,例如相应全部的。共用的框架结构例如可以连续形成或连接。共用的框架结构和/或共用的壳体例如可以至少部分地用于第一构建空间和第二构建空间两者或者可以由这些构建空间使用或者可以分配给这些构建空间。

例如,3D打印机可以包括共用的控制柜。

根据不同的实施方式,3D打印机例如可以包括第一和第二构建盒插入口,其例如可以设置在3D打印机的同侧(例如周侧),和/或形成在3D打印机的同侧壁。3D打印机或其壳体例如可以包括前侧壁、后侧壁和两个侧部侧壁,所述侧部侧壁被配置成比前侧壁和后侧壁长,其中第一和第二构建盒插入口设置在两个侧部侧壁中的一个上。

根据不同的实施方式,3D打印机组合单元例如可以包括:

如上所述配置的(第一)3D打印机,以及

用于自动向3D打印机自动供送构建盒的无人驾驶运输系统。

无人驾驶运输系统例如可以包括轨道系统,轨道系统在第一和第二构建盒插入口侧延伸出3D打印机,第一和第二构建盒中对应的构建盒能够沿着轨道系统移位。无人驾驶运输系统例如可以包括运输车,运输车能够沿轨道系统移动,且能够运输至少一个构建盒。

无人驾驶运输系统,例如轨道系统,例如可以使一个3D打印机或多个3D打印机与以下连接:可选的构建盒库和/或可选的微波炉和/或可选的开包站,其中构建盒库用于保持一个或多个构建盒,可选微波炉例如用于进一步固结或完全硬化部件,在开包站,部件可以从包含有部件的未固结的构建材料的填充的粒状材料中被开包(例如以自动的方式),并且可选地可以存放在部件库中。

根据不同的实施方式,3D打印机组合单元例如可以包括第一3D打印机和第二3D打印机,其中第一3D打印机和第二3D打印机可以以如下方式设置在相对侧:第一3D打印机的第一和第二构建盒插入口和第二3D打印机的第一和第二构建盒插入口彼此面对,且无人驾驶运输系统(例如其轨道系统)在第一和第二3D打印机之间延伸和/或能够在第一和第二3D打印机之间移动,使得第一和第二3D打印机能够由共用的无人驾驶运输系统(例如其轨道系统)装卸相应的构建盒。

根据不同的实施方式,可以提供增材制造工艺,其中例如通过形成例如含有砂粒的粒状构建材料的、彼此堆叠的层并选择性地固结相应的构建空间中的相应的构建材料层的部分区域,而在如上述构造的共用的3D打印机的第一构建空间和相邻的第二构建空间中的同时相应的构建工作中分层地分别建立一个或多个三维部件,例如铸造模具或型芯。

使用所描述的方法,可以使用共用的或相同的3D打印机同时执行(即在时间上重叠)第一构建空间中的第一构建工作和第二构建空间中的第二构建工作。第一构建工作和第二构建工作例如可以在相同的时间段或在不同的时间进行,在这种情况下,在两个构建工作中的第一构建工作完成后单独执行第二构建工作。然后可以“关闭”完成构建工作的上述涂覆装置,并且上述共用的打印装置可以单独地专注于第二构建工作。然后分配给第一构建工作的构建盒也可以被移除以用于开包过程。第一和第二构建工作例如可以一起开始或者可选地可以依次开始,即,第二构建工作可以“切换成接着”已经开始第一构建工作。

根据不同的实施方式,以下可以适用于增材制造工艺:

第一构建空间可以布置在第一构建平台上方,第二构建空间可以布置在第二构建平台上方,和/或

第一构建空间可以由第一构建盒限定,第二构建空间可以由第一构建盒限定,和/或

在俯视图中,第一和第二构建空间可以分别具有两个长边和两个短边,其中第一和第二构建空间例如被布置成两个短边彼此相邻,

每个构建空间可以采用分离的涂覆装置,为此目的,相应的涂覆装置跨越其相关联的构建空间行进,例如垂直于其长边行进,和/或

两个构建空间可以采用共用的打印头,为此目的,共用的打印头跨越第一和第二构建空间行进,例如垂直于其短边行进,例如以曲折的模式,例如以U形形状,和/或

共用的打印头例如可以在第一水平平面内移位,而两个涂覆装置可以在第二水平平面内移位,第二水平平面被布置成与第一水平平面有竖直距离,例如配置在第一水平平面下方,和/或

打印头可以以比相应的涂覆装置高的速度移位(例如,打印机可以比涂覆装置快3倍或更快地移位;例如,打印机可以以大约1m/s移位,而涂覆装置以大约0.2m/s移位),和/或

第一构建空间和第二构建空间可以被容纳在共用的壳体内,和/或

第一构建空间和第二构建空间可以被布置在共用的框架结构内,和/或

第一涂覆装置和第二涂覆装置可以由共用的涂覆装置供送单元充装构建材料。

本发明的附加特征和优点将被在并入本文的附图以及下面的详细描述中来说明或详细解释,它们一起用于解释本发明的某些原理。

在下文中将通过不同实施方式并参照附图更详细地描述本发明。

图1示出根据本发明第一实施方式的3D打印机的示意立体图;

图2示出根据本发明第二实施方式的3D打印机的示意立体图,3D打印机的诸如壳体和涂覆装置供送单元的一些部件被省略;

图3示出图2中的3D打印机的示意立体图,此时壳体的主要部分也被示出,此外还示出了涂覆装置供送单元的一部分;

图4到图14示出图2和图3的3D打印机的示意立体图,将由此来说明使用3D打印机来制造部件;

图15和图16示出根据本发明一实施方式的3D打印机组合单元;

图17示出用于根据本发明的3D打印机的涂覆装置组合单元的可能构造;以及

图18示出用于根据图17的涂覆装置组合单元的涂覆装置的截面图。

在以下具体实施方式中,参照并入于此的附图,在附图中通过图示示出了特定实施方式,据此能够执行本发明。在这方面,术语“上”、“下”、“前”、“后”等用来在说明的图中参照方向。由于实施方式的部件可以以多个不同的方向定位,因此指示不同方向的术语用于说明而不应以任何方式限制。应当理解,可以使用其它实施方式以及可以在不偏离本发明的保护范围的情况下进行结构或逻辑变化。无需说明的是,除非另有规定,否则本文说明的各种示例性实施方式的特征可以被组合。因而,以下具体实施方式不应被在限制性意义上理解,本发明的保护范围应由所附权利要求限定。

在本说明书中,诸如“连接”、“附着”或“耦合”等的术语可以被用来描述直接连接和间接连接、直接附着或间接附着以及直接耦合或间接耦合。

在附图中,相同或类似的构件在适当的情况下被提供有相同的参考标记。

图1示出了根据本发明第一实施方式的3D打印机100的示意立体图。

所示3D打印机100被配置成通过形成粒状构建材料(例如含有砂粒的颗粒)的、彼此堆叠的层并选择性地固结相应的构建材料层的分区而分层地建立三维部件(例如铸造模具或型芯)。为此,3D打印机可以例如应用/执行可选的处理剂打印方法。

3D打印机100被配置成在布置在3D打印机中的第一构建空间B1中建立一个或多个第一三维部件,同时,在布置在3D打印机中的以距第一构建空间有水平距离地与第一构建空间相邻布置的第二构建空间B2中建立一个或多个第二三维部件。

如图1所示,3D打印机100例如可以包括第一构建盒10和第二构建盒20,例如,其可以形成为移动构建盒,可以在相应的构建工作之后从3D打印机100移除移动构建盒以开包(unpack)部件。

如图所示,3D打印机100例如可以被配置成同时将第一构建盒10和第二构建盒20容纳在各自相关联的、彼此分离开的第一和第二构建盒构建位置。在其构建盒的构建位置处,相应地构建盒分别限定了第一和第二构建空间。

因此,采用3D打印机100,可以在第一构建盒10中建立第一层堆叠,并且同时,可以在第二构建盒20中建立第二层堆叠,每个层堆叠包含嵌入到未固结的粒状材料中的一个或多个部件(至少部分)。

如图所示,第一构建盒10和/或第二构建盒20例如可以包括分别在竖直方向上延伸的周壁结构12和22,其限定相应的构建盒内部空间。这里例如相应的竖直周壁结构在从上方看时,具有矩形形状,具有两个长边和两个短边。

如图所示,第一或第二构建平台例如可以被容纳在沿水平方向延伸的相应的构建盒内部空间中。在这方面,第二构建盒20的构建平台24在图1中示出,然而第一构建盒10的构建平台向下移动。

在这方面,第一和第二构建空间B1和B2,分别由在相应的构建平台上方的相应的构建盒的内部空间限定,构建空间沿向上方向开口,当构建盒在其相应地相关联的构建盒构建位置时,可以通过3D打印机在构建空间中建立至少一个部件。

第一构建平台和/或第二构建平台24例如可以调整高度,使得相应的构建平台可以在层向上(layerwise)降低以用于建立部件。这样,构建空间B1和B2分别可以在相应的构建工作过程中逐渐增大。

如图1所示,在俯视图中第一构建空间B1和/或第二构建空间B2例如可以具有两个长边和两个短边。相应的短边例如可以具有小于等于1.8m的尺寸,这允许通过分别沿着相应的构建盒10和12的两个长边行进/行走来对部件进行人体工程学(ergonomic)的开包。

如图1所示,第一构建空间B1和第二构建空间B2例如可以沿着相应的短边彼此相邻,例如基本上沿着整个相应的短边。换句话说,两个构建空间B1和B2可以以两个短边彼此相对,而相应地两个长边彼此延伸。

如图1所示,3D打印机例如可以包括涂覆装置组合单元30,其能够在第一水平方向H1上跨越第一构建空间B1和第二构建空间B2移动,以向所述第一和第二构建空间供应构建材料,构建材料为待固结的构建材料的相应均匀的构建材料层的形式。

如图所示,在这方面,第一水平方向H1例如可以为与长边垂直和/或与短边平行。

涂覆装置组合单元30例如可以包括分配给第一构建空间B1的第一涂覆装置32和分配给第二构建空间B2的与第一涂覆装置32分离开的第二涂覆装置34。

第一涂覆装置32和第二涂覆装置34例如可以牢固地连接,使得他们可以一起分别跨越第一构建空间和第二构建空间移动。

下面参考图17描述这样的涂覆装置组合单元的例子,以及下面参考图18描述涂覆装置32、34的例子。

如图1所示,3D打印机100例如可以包括共用的打印装置50,其能够在第二水平方向H2上跨越第一构建空间B1和第二构建空间B2移动,以通过可流动处理剂(例如粘合剂)的受控制输出来选择性地固结相应的构建空间的先前施加的构建材料层的分区。

如图所示,第二水平方向例如可以与第一水平方向H1垂直,和/或与构建空间的短边垂直。

共用的打印装置50例如可以包括共用的打印头52,打印头52包括一个或多个打印喷嘴。打印头52可以向第一构建空间B1和第二构建空间B2供应处理剂。换句话说,第一构建空间B1和第二构建空间B2分别共享打印头52及其一个或多个打印喷嘴。

如图所示,打印装置50例如可以包括引导结构54,引导结构54在相应的构建空间的纵向方向上基本上完全沿着两个构建空间B1和B2延伸(这里,例如在构建空间竖直上方),并且打印头52能够沿引导结构54在第二水平方向上移位。

打印头52可以具有由打印喷嘴形成的处理剂输出区,其长形的伸展对应于如下部分:例如,如所示的,相应的构建空间短边的长度/尺寸的大致一半。如所示的,打印装置50例如可以包括第二引导结构56,在这方面,第二引导结构56能够与打印头一起沿着第一引导结构54移动,且沿着第二引导结构56,打印头52能够在第一水平方向H1移动,使得打印头52可以完全以曲折的模式移动,例如以U形形状越过/穿过构建空间B1和B2。

在竖直方向,打印头例如可以被布置成与第一涂覆装置32和第二涂覆装置34具有一定距离,因此可以在分离的水平面上(例如在涂覆装置上方)水平地移位。

如图1进一步示出,3D打印机100例如可以包括共用的框架结构70,第一构建空间B1(这里示例性地由第一构建盒10形成)和第二构建空间B2(这里示例性地由第二构建盒20形成)布置在框架结构70内。

如图1进一步示出,3D打印机100例如可以包括共用的壳体80,第一构建空间B1(这里示例性地由第一构建盒10形成)和第二构建空间B2(这里示例性地由第二构建盒20形成)容纳在壳体80内。如图所示,共用的壳体例如可以包括至少部分地覆盖第一构建空间和第二构建空间的连续的壳体部分或壁部分。

如图1进一步示出,3D打印机100例如可以包括第一构建盒插入口82和第二构建盒插入口84,其例如可以设置在3D打印机100的同侧,借助于第一构建盒插入口82和第二构建盒插入口84,第一构建盒10和第二构建盒20能够分别被插入其在3D打印机内的相应的构建盒构建位置。

如图1进一步示出,3D打印机100例如可以包括共用的控制柜76和共用的操作站78,例如包括共用的控制面板。

图2和图3分别示出根据本发明第二实施方式的3D打印机的示意立体图,在图2中3D打印机的一些部件已经省略,诸如壳体和涂覆装置供送单元。另外,为了使例如第一构建平台可见,在图3的前面的左手侧,3D打印机的一部分被自由切开。

在下文中部分省略与第一实施方式的3D打印机相似或相同的特征的描述。

根据第二实施方式的3D打印机被配置成通过形成粒状构建材料的、彼此堆叠的层并选择性地固结相应的构建材料层的分区(例如借助于可选的处理剂打印方法)而分层地建立三维部件。

3D打印机100还被配置成在布置在3D打印机中的第一构建空间B1中建立一个或多个第一三维部件,同时在布置在3D打印机中的以距第一构建空间有水平距离地与第一构建空间相邻布置的第二构建空间B2中建立一个或多个第二三维部件。

如第一实施方式那样,根据第二实施方式的3D打印机例如也可以包括第一构建盒10和第二构建盒20,其例如也被配置成移动构建盒,其可以在相应的构建工作完成后从3D打印机100移除以开包部件。在这方面,3D打印机100被配置成同时将第一构建盒10和第二构建盒20容纳在各自相关联的、彼此分离开的第一和第二构建盒构建位置。如图2所示,第一构建盒10和/或第二构建盒20例如可以包括周壁结构12和22,周壁结构12和22分别在竖直方向上延伸,限定相应的构建盒内部空间。这里相应的竖直周壁结构在从上方看时,具有矩形形状。如图3所示,分别在水平方向延伸的第一构建平台14和第二构建平台24例如可以被容纳在相应的构建盒内部空间。第一构建平台12和/或第二构建平台24例如可以调整高度,使得相应的构建平台例如可以在层向上(layerwise)降低以用于建立部件。在这方面,参考标记18表示用于第一构建盒10的不动的、固定在设施上(plant-fixed)的举升驱动器。然而,也可以使用与构建盒成一体的举升驱动器。在这方面,第一和第二构建空间B1和B2分别由相应的构建平台上方的相应的构建盒内部空间限定,构建空间在向上方向开口,当构建盒在其相关联的构建盒位置时,可以借助于3打印机在构建空间中建立至少一个部件。参考图4。

如图所示,当从上方观察时,第一构建空间B1和/或第二构建空间B2例如可以具有两个长边和两个短边。如第一实施方式那样,相应的短边例如可以具有小于等于1.8m的尺寸。如第一实施方式那样,两个构建空间可以沿两个短边彼此相邻布置。

另外,图2和图3示出相应的可选的构建盒供送装置16和26,借助于构建盒供送装置16和26,第一构建盒10和第二构建盒20能够分别移动到3D打印机内各自构建盒构建位置。如图所示,相应的构建盒供送装置例如可以被配置成辊式运输器。

如图2和图3所示,3D打印机100例如可以包括涂覆装置组合单元30,其能够在第一水平方向H1上跨越第一构建空间B1和第二构建空间B2移动,以向所述第一和第二构建空间供应构建材料,构建材料为待固结的构建材料的相应均匀的构建材料层的形式,例如彼此平行的。如图所示,在这方面第一水平方向H1例如可以为与长边垂直和/或与短边平行,且涂覆装置组合单元30例如可以包括分配给第一构建空间B1的第一涂覆装置32和与其分离的分配给第二构建空间B2的第二涂覆装置34。下面参考图17描述这样的涂覆装置组合单元的例子,以及下面参考图18描述涂覆装置32、34的例子。

如图2所示,3D打印机100例如可以包括线性引导结构33,第一涂覆装置32的纵向端(这里为左端)在线性引导结构33处被引导线性移位。另一线性引导结构例如可以设置在第二涂覆装置34的纵向端(这里为右端)。还有另一线性引导结构例如可以设置在两个涂覆装置32、34之间。相应的线性引导结构例如可以被支撑到共用的框架结构70上,或被共用的框架结构70支撑。

如图2和图3所示,3D打印机100例如可以包括共用的打印装置50,其能够在第二水平方向H2上跨越第一构建空间B1和第二构建空间B2(例如依次的)移动,以通过可流动处理剂的受控制输出来选择性地固结相应的构建空间的先前施加的构建材料层的部分区域。如图所示,第二水平方向例如可以垂直于第一水平方向H1。即使在实践中已证明彼此垂直的第一和第二水平方向的取向是有价值的,但是通常可以例如在相同的水平方向上进行涂覆和印刷两者,例如分别在两个构建空间的纵向方向,即沿着方向H2

共用的打印装置50例如可以包括共用的打印头52,打印头包括一个或多个打印喷嘴;和/或引导结构54(例如线性引导结构),打印头52可以沿引导结构54移动。引导结构54例如可以在相应的构建空间的纵向方向上基本上完全沿着两个构建空间B1和B2延伸,以使得打印头能够在第二水平方向H2上移位。

如图2所示,3D打印机100例如可以包括承载结构58(例如长形的、连续的承载结构),第一引导结构54固定至承载结构58,且承载结构58自身固定至3D打印机的框架结构70。

打印头52可以具有由打印喷嘴形成的处理剂输出区,其长形的伸展对应于如下部分:例如,如所示的,相应的构建空间短边的长度/尺寸的大致一半。如图所示,打印装置50例如可以包括第二引导结构56,在这方面,第二引导结构56能够与打印头一起沿着第一引导结构54移动,且沿着第二引导结构56,打印头52能够在第一水平方向H1上移动,使得打印头52可以完全以曲折的模式移动,例如以U形形状越过构建空间B1和B2。

如图3所示,3D打印机100例如可以包括一体的、共用的涂覆装置供送单元60。如图所示,涂覆装置供送单元60例如在垂直方向上布置在第一和第二涂覆装置32、34的上方。第一和第二涂覆装置32、34两者都可以使用涂覆装置供送单元60供应构建材料。例如,涂覆装置供送单元60可以包括共用的混合单元(未示出),例如包括具有搅拌器的共用的混合容器,其中如果第一和第二涂覆装置32、34移动到相应的填充位置,则在混合容器中制备的构建材料可以通过分叉的供送结构被供送到第一和第二涂覆装置32、34。为此目的,相应的涂覆装置例如可以包括例如截面为漏斗形的构建材料进料斗。对于第一涂覆装置32,图2示出了在涂覆装置的右手侧的这种构建材料进料斗,而涂覆装置在向上方向上封闭。第二涂覆装置34例如可以在其面向第一涂覆装置32的纵向端设置有类似的构建材料进料斗。图3所示的涂覆装置供送单元60的可见部分包括第一和第二储存容器,混合容器可以从其被供应相应的构建材料组分(例如粒状材料)。此外,一个或多个液体供应管线可通向混合容器。

图4至图14示出了图2和图3的3D打印机100的示意立体图,根据本发明的示例性实施例,将在下文中借助于这些示意图描述使用3D打印机100的部件的制造工艺。为了允许更好地示出该过程,在图中(如所选视图的左前侧),3D打印机的一部分被自由切开。

在这方面,3D打印机100执行增材制造工艺,其中通过形成粒状构建材料(例如含有砂粒)的、彼此堆叠的层并选择性地固结相应的构建空间中的相应的构建材料层的分区,而在共用的3D打印机100的第一构建空间B1和(与第一构建空间相邻布置并且具有一定水平距离的)第二构建空间B2中的同时相应的构建工作中分层地分别建立一个或多个三维部件(例如铸造模具或型芯)。

如图4所示,以下可以适用于增材制造工艺:

第一构建空间B1可以被布置在第一构建平台14上方,第二构建空间B2可以被布置在第二构建平台24上方,和/或

第一构建空间B1可以由第一构建盒10限定且第二构建空间B2可以由第一构建盒20限定,和/或

在俯视图中,第一和第二构建空间B1、B2可以分别具有两个长边和两个短边,

每个构建空间可以被分离的涂覆装置32、34(也参见图5)使用,为此目的,相应的涂覆装置穿过其相关联的构建空间行进,例如垂直于其长边行进,和/或

构建空间中的两者可以被共用的打印头52使用,为此目的,共用的打印头穿过第一和第二构建空间行进,例如垂直于其短边行进,例如以曲折的模式,例如以U形形状(这在下文中详细描述),和/或

第一构建空间B1和第二构建空间B2可以被容纳在共用的壳体80内,和/或

第一构建空间B1和第二构建空间B2可以被布置在共用的框架结构70内,和/或

第一涂覆装置32和第二涂覆装置34可以由共用的涂覆装置供送单元60充装构建材料。

共用的打印头52例如可以在第一水平平面移位,而两个涂覆装置32、34在第二水平平面内移位,第二水平平面被布置成与第一水平平面有一竖直距离,例如位于第一水平平面下方。

例如,打印头52可以以比相应的涂覆装置32、34更高的速度移位。

如图4所示,在增材制造工艺中,当两个构建盒10、20在其相关构建位置时,两个构建平台14和24可以从图3所示的位置降低一个层厚度。打印头52被布置在图4中的右前方,涂覆装置布置30被布置在后方。

如图5所示,然后涂覆装置组合单元30可以在水平方向H1上向前移位,以使用第一涂覆装置32在第一构建平台14上放下(put down)第一构建材料层,且使用第二涂覆装置34在第二构建平台24上放下第二构建材料层。在这方面,层的厚度表示相对于其他部件在尺寸上的增加。打印头52仍然位于右前方。

如图6所示,然后打印头52可以沿水平方向H2移动至左前方,以选择性的向第二构建材料层的前方部分区域(这里,例如前方的一半)和第一构建材料层的前方部分区域(这里,例如前方的一半)依次供应或打印处理剂。涂覆装置组合单元30保持在其图5所示的位置。

如图7所示,然后打印头52可以沿水平方向H1移动至左后方,以对准打印头52用于选择性打印相应的构建材料层的后方部分区域。涂覆装置组合单元30保持在其图5和图6所示的位置。

如图8所示,然后打印头52可以沿水平方向H2移位至右后方,以选择性的向第一构建材料层的后方部分区域(这里,例如后方的一半)和第二构建材料层的后方部分区域(这里,例如后方的一半)依次供应或打印处理剂。涂覆装置组合单元30保持在其图5-图7所示的位置。

因此,构建材料层被布置到每个构建空间的整个表面上,其用处理剂被选择性处理,处理剂有助于在选择性打印区域中的粒状材料的(立即和/或随后)固结。

如图9所示,随后两个构建平台14和24可以被降低另一层厚度。涂覆装置组合单元30仍然保持在前方位置。打印头52已经从右后方移动至右前方。

如图10所示,然后涂覆装置组合单元30可以沿水平方向H1移动至后方,以使用第一涂覆装置32在第一构建平台14上放下另一第一构建材料层,且使用第二涂覆装置34在第二构建平台24上放下另一第二构建材料层。因此涂覆装置组合单元30被示例性地配置成双向涂覆装置组合单元。打印头52仍然布置在右前方。

如图11所示,然后打印头52可以沿水平方向H2移动至左前方,以选择性的向另一第二构建材料层的前方部分区域(这里,例如前方的一半)和另一第一构建材料层的前方部分区域(这里,例如前方的一半)依次供应或打印处理剂。涂覆装置组合单元30保持在其后方的位置。

如图12所示,然后打印头52可以沿水平方向H1移动至左后方,以对准打印头52用于选择性打印相应的另一构建材料层的后方部分区域。涂覆装置组合单元30保持在其后方位置。图12中的参考标记59表示可选的打印头清洁站,在该处打印头52可以在构建工作之前和/或构建工作之后和/或在构建工作期间(例如在涂覆装置行程期间)被清洁。

如图13所示,然后打印头52可以沿水平方向H2移位至右后方,以选择性的向另一第一构建材料层的后方部分区域(这里,例如后方的一半)和另一第二构建材料层的后方部分区域(这里,例如后方的一半)依次供应或打印处理剂。涂覆装置组合单元30保持在其后方的位置。

如图14所示,上述步骤可以重复以建立粒状材料在相应的构建空间的层的堆叠,其相应包括至少一个固结的粒状材料的部件(未示出)。

如图15和图16示出根据本发明的一实施方式的3D打印机组合单元200。

如图15和图16所示,3D打印机组合单元200可以包括根据本发明的一个或多个(这里举例为两个)3D打印机,例如根据本发明第一实施方式的一个或多个3D打印机和/或根据本发明第二实施方式的一个或多个3D打印机。

此外,3D打印机组合单元200例如可以包括用于对3D打印机100自动装卸构建盒的无人驾驶运输系统90。无人驾驶运输系统90例如可以包括轨道系统94,轨道系统94在第一和第二构建盒插入口82、84侧延伸出3D打印机100外,且第一和第二构建盒中对应的一个能够沿着轨道系统94移位。无人驾驶运输系统90例如还可以包括运输车,运输车能够沿轨道系统94移动并能够运输至少一个构建盒。例如第一构建盒可以借助于运输系统90被运输到第一构建盒插入口82的前方,然后可以借助于第一辊式输送器16(或可选的构建盒供送装置)被移动到3D打印机内的其构建盒构建位置,在该位置第一构建空间由第一构建盒限定。类似地,第二构建盒可以借助于运输系统90被运输到第二构建盒插入口84的前方,然后可以借助于第二辊式输送器26(或可选的构建盒供送装置)被移位到3D打印机内的其构建盒构建位置。在这方面,图16示出了(只有)第一构建盒移动进入其构建位置的状态。所述的对于第一和第二构建盒的构建盒装卸过程例如可以以完全自动的方式进行。

如图15和图16所示,一个或多个可选的部件110、120、130可以沿运输系统设置,其通过无人驾驶运输系统被连接到3D打印机100。

可选的部件可以包括可选的构建盒库110和/或可选的微波炉120和/或可选的开包站130,其中构建盒库110内保持一个或多个(这里举例为两个)构建盒,构建盒可以在微波炉120内移动,例如以进一步固结容纳在其中的制造的部件,在开包站130,部件可以从包含有部件的未固结的构建材料的粒状材料填充被开包(例如以自动的方式)。开包部件例如可以存在可选的部件库140(例如为搁架的形式)中。

如图15和图16进一步示出,如果3D打印机组合单元200包括第一3D打印机100和第二3D打印机100’,第一3D打印机100和第二3D打印机100’可以以如下方式设置在相对侧:第一3D打印机100的第一和第二构建盒插入口82、84和第二3D打印机100’的第一和第二构建盒插入口82’、84’彼此面对,且无人驾驶运输系统在第一和第二3D打印机之间延伸,使得第一和第二3D打印机可以由无人驾驶运输系统装卸相应的构建盒。在这种情况下,无人驾驶运输系统90可以被称作为共用的无人驾驶运输系统,因为其被3D打印机100、100’两者使用。

图17示出在根据本发明的3D打印机中使用的涂覆装置组合单元30的可能构造。涂覆装置组合单元30例如可以用于根据第一实施方式的3D打印机100和/或用于根据第二实施方式的3D打印机100’。

如图17所示,涂覆装置组合单元30包括第一涂覆装置32和与第一涂覆装置32分离的第二涂覆装置34。第一涂覆装置32可以被分配给第一构建空间(未示出),例如可以跨越其纵向延伸部,第二涂覆装置34可以被分配给第二构建空间(未示出),例如可以跨越其纵向延伸部。

涂覆装置组合单元30例如可以以能够在第一水平方向上移位穿过第一和第二构建空间的方式布置在3D打印机中,以向第一和第二构建空间供应待以相应均匀构建材料层的形式固结的构建材料。为此,第一涂覆装置32和第二涂覆装置34可以被平行引导,以能够跨越在第一水平方向彼此平行的相关联的构建区域地移位。基本上能够使第一涂覆装置32和第二涂覆装置34彼此独立地移动或能够使第一涂覆装置32和第二涂覆装置34一起跨越构建域移动。后者的选择方案在图17中示出,且将在下面被详细描述。

第一和第二涂覆装置32、34各自配置成所谓的容器涂覆装置,即其包括相应的容器,容器能够越过相关联的构建空间移位,并限定了用于容纳粒状构建材料的内腔,内腔通向用于将粒状构建材料输出到构建范围或构建空间的开口。

如图所示,第一和第二涂覆装置32、34例如可以形成为长形。换句话说,第一和第二涂覆装置32、34例如可以被配置成所谓的槽式涂覆装置。在这方面,对应的涂覆装置的(排出)槽的长度可以大于等于相关构建空间的长度。

如图所示,第一涂覆装置32和第二涂覆装置34例如可以彼此牢固连接(例如通过共用的连接板36),使得他们可以一起分别穿过第一构建空间和第二构建空间移位。

在这方面,共用的连接板36例如可以固定到线性引导结构上(未示出),例如可以被其支撑例如在线性引导结构的滑片上。线性引导结构自身例如可以固定到框架结构上(未示出)。相应的涂覆装置在其自由纵向端例如可以固定到另一线性引导结构上。例如第一涂覆装置32可以用板37固定到第二线性引导结构上,第二涂覆装置34可以用相同的方式固定到第三线性引导结构。

图18示出了分别用于图17的涂覆装置组合单元30中的和用于根据本发明的3D打印机中(例如用于根据第一实施方式的3D打印机100中和/或用于根据第二实施方式的3D打印机100中)的涂覆装置的截面图。

所示涂覆装置可以用作涂覆装置组合单元的第一和/或第二涂覆装置,这就是为什么图18中已标注参考标记32和34的原因。

如图所示,涂覆装置32、34可以包括容器38,容器38限定用于容纳粒状构建材料的内腔,内腔通向用于输出粒状构建材料的开口。容器38例如可以连接至承载结构或可以固定在其上。

所谓的供应容器40例如可以设置在容器38的上方,其向(较低的)容器38供应粒状构建材料。分配装置42(这里举例为螺旋钻/螺丝形状)可以设置在供应容器40内,其在供应容器40内分配提供给供应容器40的粒状构建材料。供应容器自身例如可以由涂覆装置供送装置例如由图4中的涂覆装置供送装置60供应构建材料。为此,涂覆装置例如可以移动到3D打印机内的被称为涂覆装置填充位置,在该位置,其由涂覆装置供送装置供应构建材料。

例如,闭合装置46可以分别附着于涂覆装置32、34,闭合装置46被配置成可选择地闭合用于输出粒状构建材料的开口。这种类型的闭合装置例如可以包括一个或多个(这里举例为两个)具有相应扩张部分的长形中空体,其中长形中空体可以通过向中空体的腔内供应压力流体而被扩张,中空体在扩张部分的扩张有助于闭合开口。相应的中空体的扩张部分举例为图18中的向内弯曲部分,图18中示出的是闭合装置的打开状态,在该状态时容器的开口是露出的。通过将压力流体供应到各自的中空体中,两个扩张部分向外且朝向彼此变形,以覆盖/闭合容器的开口。可选地,闭合装置46例如可以被配置成滑动件或闸阀装置。

相应的涂覆装置的开口例如可以借助于闭合装置(例如以控制的方式,即通过控制单元)而选择性的闭合,以便避免在涂覆装置穿过相关联的构建范围时在构建范围前方的加速部分/加速斜坡和/或构建范围后方的减速部分排出粒状材料,和/或在完成分配给的构建工作后,选择性地“关闭”或闭合涂覆装置中的一个。在图17示出的涂覆装置组合单元30的实施方式中,关闭的涂覆装置仍然与其构建工作尚未完成的活动的涂覆装置一起行进,但借助于关闭装置避免了粒状材料从不活动的涂覆装置的排出。

如图18进一步所示,一个或多个(这里举例为两个)刮抹构件44可以附着于涂覆装置32、34,刮抹构件44被配置成刮抹从开口排出的粒状构建材料,从而抹平和/或压紧所排出的粒状材料。附着两个刮抹构件44允许作为双向涂覆装置来操作涂覆装置,其中双向涂覆装置能够在两个方向上(去程和回程)施加均匀构建材料层。相应的刮抹构件44例如可以由金属制成,例如钢和/或可以具有长形形状,和/或可以被配置成刃片,和/或可以包括大致平面的下表面,借此,排出的粒状材料可以被抹平和/或压紧。

已经为了说明和描述的目的而提出了先前描述的具体示例性实施例。其并不旨在穷举或将本发明限制为所公开的确切形式,并且应当理解的是,根据本文公开的教导,各种修改和变化是可能的。保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

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