3D打印设备的装置的制作方法

3d打印设备的装置
1.本发明涉及一种使用至少一个加工单元生产3d模制品的设备和方法，其尤其适用于大规模批量生产3d模制品，例如，需求量很大的铸造型芯、模具和其它制品。
2.欧洲专利ep 0 431 924 b1描述了一种基于计算机数据生产三维物体的工艺。在该工艺中，通过涂布机将一薄层颗粒材料沉积在平台上，并且颗粒材料具有通过打印头选择性地印刷在其上的粘合剂材料。其上印刷有粘合剂的颗粒区域在粘合剂和可选的附加硬化剂的影响下结合并固化。接下来，将构建平台降低一层厚度或抬高涂布机/打印头，且施加新的一层颗粒材料，且后者同样按照如上所述打印。重复这些步骤，直到达到物体的某个所需高度。因此，打印和固化区域形成三维物体(模制件)。
3.完成后，由固化的颗粒材料制成的物体嵌入松散的颗粒材料中，随后将其从松散的颗粒材料中释放出来。为此，例如可以使用抽吸装置。这留下了理想的物体，随后必须例如通过刷掉残留粉末的方式使该物体不含任何残留粉末。
4.其他基于粉末的快速成型工艺，例如选择性激光烧结或电子束烧结以类似的方式工作，也逐层施加松散的颗粒材料，并使用受控的物理辐射源将其选择性固化。
5.在下文中，所有这些工艺将通过术语“三维打印方法”或“3d打印方法”来概括。
6.其中一些方法使用不同的涂层选项。在一些方法中，整个层所需的颗粒材料放置在薄刀片的前面。然后薄刀片在构建区域上方移动，将放置在其前面的材料铺开，从而使其平滑。另一种类型的层施加包括在刀片移动时在刀片前面连续放置少量颗粒材料。为此，刀片通常安装在可移动筒仓的下侧。刀片的正上方或旁边设有一个可调节的间隙，颗粒材料可以通过该间隙流出筒仓。通过将振荡引入筒仓/刀片系统来刺激流动。
7.随后或在层施加过程中，通过液体施加和/或暴露于辐射中进行选择性固化。在许多情况下，为了保证打印质量，移动打印设备到当前层平面的距离必须尽可能恒定。
8.打印后，零件通常位于构建容器中。在大多数情况下，所述构建容器构成长方体体积。该体积具有多种几何形状，以便有效利用机器。
9.一些现有技术的打印机具有构建容器，构建容器可从机器上移除，同时可称为作业箱或构建容器。它们作为粉末的边界，从而稳定构建工艺。更换构建容器允许并行执行工艺步骤，从而有效利用机器。还有一些机器在可从机器上取下的平台上打印，同构建容器一样。还已知一些呈某一角度在连续传送带上打印的方法。上述机器功能使构建过程更加经济并有助于减少停机时间。然而，众所周知的3d打印机仍然有一个缺点，即机器的大量停机时间意味着利用率不高。
10.基于粉状材料和引入液体粘合剂的3d打印是层构建技术中最快的方法。这种方法允许处理不同的颗粒材料，包括——作为一个非详尽的例子——天然生物原材料、聚合塑料材料、金属、陶瓷和沙子。
11.另一方面，构建场地平面由与粉末接触的涂层刀片和涂层刀片的横动轴决定。
12.现在，如果更换一个或多个组件(涂布刀片、打印头或辐射源)，则必须精确地制造备件及其接收器以恢复所需的平行对齐，或者两个元件中的其中一个元件上必须有允许其相互调整的设备。
13.通常机器零件或备件的制造精度不足以满足上述精度要求。因此，更换其中一个组件需要在更换和重新调整期间关闭机器。根据机器的类型，这可能需要几个小时的机器停机时间。此外，该项工作必须由经验丰富的技术人员直接在机器上进行。
14.3d打印机的上述停机时间是一种明显的经济劣势，特别是对于旨在实现高生产量的3d打印机或生产线，上述停机时间是有问题的，甚至与所需的生产目标不一致。
15.此外，在许多情况下，3d打印机无法集成到批量生产中，因为它们需要过长的停机时间进行维护工作，从而导致其他生产步骤的速度减慢。
16.因此，本发明的一个目的是提供一种设备，利用该设备以高度自动化实现打印零件的最大输出同时最小化停机时间。
17.本技术的另一个目的是提供一种能够实现高度自动化和优选在线质量控制的设备。


技术实现要素：

18.本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，包括
19.至少一个处理单元，该处理单元可以优选地自动地被引导到并安装在该装置中，并且该处理单元包括打印单元和具有动态填充系统的涂布机；或/和构建容器的自动进料器；以及用于离线制备工艺单元的调整装置。
20.一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，并且该装置包括至少一个可被引导至并安装在该装置中的处理单元，所述处理单元包括打印单元和涂层系统，以及用于离线制备工艺单元的调整装置。
21.一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，并且该装置包括至少一个可被引导至并安装在该装置中的处理单元，所述处理单元包括打印单元和涂层系统，以及可与所述处理单元一起移动的数码相机、线阵相机或红外相机，用于测量构建场地温度或/和打印图像。
22.优选地，根据本发明的装置包括用于测量构建场地温度的热传感器，例如红外相机，并且可选地包括空调。根据优选实施例，所述热传感器可以优选地经由控件和处理单元连接到空调。
23.根据特别优选的实施例，在涂布机单元和打印单元之间的区域中设置线传感器。
24.优选地，所述线传感器连接到另一个工艺和控制单元，以便能够根据线传感器的测量，优选地在闭环模式中直接校正过程因素。
附图说明
25.图1示出了根据本发明的优选实施例的装置的示意性正视图。
26.图2示出了根据本发明的另一个优选实施例的处理单元的横截面。
27.图3示出了根据图2的处理单元的俯视图；
28.图4示出了根据本发明的另一个优选实施例的调节装置的正视图。
29.图5示出了根据本发明的另一个优选实施例的运输箱的正视图。
30.图6示出了根据优选实施例的去除辅助件的示意图；
31.图7示出了根据本发明优选实施例的涂布机和进料容器，并且
32.图8示出了根据优选实施例的构建容器进料器(作业箱进料器)的俯视图(a)和正视图(b)。
具体实施方式
33.在下文中，将更精确地定义几个术语。否则，所使用的术语应具有本领域技术人员已知的含义。
34.在本公开的意义上，“层构建方法”或“3d打印方法”分别是现有技术中已知的所有方法，其能够构建三维形状的零件并且与本文进一步描述的工艺组件和设备兼容。
35.如本公开中所用，“粘合剂喷射”是指将粉末层状施加到构建平台上，在该粉末层上的零件的横截面上印刷一种或多种液体，构建平台的位置相对于之前的位置改变一层厚度，并重复这些步骤，直到零件完成。在这种情况下，粘合剂喷射也指需要进一步处理组件的层构建方法，例如使用红外线或紫外线辐射逐层曝光，以及也称为高速烧结的方法。
36.在本公开的意义上，“模制品”或“零件”或“3d模制品”或“3d零件”是指所有通过3d打印方法制造并表现出尺寸稳定性的三维物体。
37.本公开中使用的“3d打印机”或“打印机”是指可以在其中进行3d打印方法的设备。本公开意义上的3d打印机包括用于施加构建材料，例如颗粒材料等的流体的装置；和一固化单元，例如打印头或能量输入装置，例如激光或加热灯。根据具体要求，本领域技术人员已知的其他机器部件和3d打印中已知的部件在个别情况下与上述机器部件组合。
[0038]“构建场地”是平面，或者从广义角度而言，是一种几何位置，在用颗粒材料进行重复涂布的构建过程中，颗粒材料床在这种几何位置上或中增厚。该构建场地频繁由底部，即，“构建平台”界定，由壁和开放的顶部空间，即构建平面界定。
[0039]
如本公开中所用，“工艺单元”或“功能单元”是指可以实现涂布和选择性固化工艺结果的装置或部件；这可以包括涂布机、打印头、喷嘴、激光单元、热源、uv光源或/和进一步的层处理装置。
[0040]
本公开意义上的“打印”或“3d打印”过程概括了材料施加、选择性固化或压印和工作高度调整的操作，并且在开放或封闭的处理室中进行。
[0041]
本发明意义上的“接收平面”是指构建材料施加到其上的平面。根据本公开，接收平面在一个空间方向上总是可以通过线性运动自由接近。
[0042]
本发明意义上的“横动轴”是承载处理单元或可沿处理单元生产的轴，布置在构建场地工具上方并且与系统中的其他轴相比具有长行程。“横动轴”还可以指示例如构建场地工具同步并可与其他设备部件协调移动的方向。打印头也可以在“横动轴”上移动。
[0043]
在本公开的意义上，“构建场地工具”或“功能单元”是指用于流体施加，例如颗粒材料，以及模制品生产中的选择性固化的任何装置或装置部件。因此，所有的材料施加装置和层处理装置也是构建场地工具或功能单元。
[0044]
根据本公开，“散步”是指颗粒材料分布的任何方式。例如，更大量的粉末可以放置在涂层通过的起始位置，并且可以通过刀片或旋转辊分布或散布到层体积中。
[0045]
作为本公开意义上的“构建材料”或“颗粒材料”或“粉末”，可以使用已知用于3d打印的所有可流动材料，特别是粉末、浆液或液体的形式的可流动材料。这些流动材料可能包括，例如，沙子、陶瓷粉末、玻璃粉末和其他无机或有机材料粉末，例如金属粉末、塑料材料、
木材颗粒、纤维材料、纤维素或/和乳糖粉末，以及其他类型的有机、粉状材料。颗粒材料在干燥时优选为自由流动的粉末，但也可以使用粘性的、抗切割的粉末。这种粘结性也可能是由于添加了粘合剂材料或辅助材料，例如一种液体。液体的加入可导致颗粒材料以浆液的形式自由流动。合成树脂如环氧化物或丙烯酸酯也可被视为本公开意义上的构建材料。一般而言，在本公开的意义上，颗粒材料也可被称为流体。
[0046]“剩余量”或“过量进料”是在构建场地末端的涂层通过期间沿着涂布机的前部被推动的颗粒材料的量。
[0047]
本公开中使用的“涂布机”或“材料施加装置”是指将流体施加到构建场地的装置。该单元可由流体储存器和流体施加单元组成。根据本发明，流体施加单元包括流体出口和“涂布刀装置”。所述涂布刀装置可以是涂布刀片。然而，可以使用任何其他可想到的、合适的涂布刀装置。例如，也可以想到旋转辊或喷嘴。材料可以通过储存器以自由流动的方式或通过挤出机螺杆、加压或其他材料输送装置进料。可以使用带有一个材料出口或两个相反方向的材料出口的涂布机。刀片可以附接到材料出口以施加材料。这些可以通过产生振荡来控制，因此出口可以通过粉末材料中的桥接或材料锥体形成来控制，或者桥接或材料锥体的形成可以通过吹入气体，例如循环空气来打破和控制。涂布机可以与横向布置在其上的打印头组合，因此可以双向进行涂布，并且然后在通过期间可以在两个方向进行粘合剂施加。这种装置也可以与相机结合，优选地，在两侧布置有数字相机、线扫描相机或ir相机，用于测量构建场地温度或/和打印图像。涂布机可以是处理单元的一部分。
[0048]
本公开意义上的“打印头”或用于选择性固化的装置通常由各种部件组成。其中，这些部件可以是打印模块。打印模块具有大量喷嘴，“粘合剂”从这些喷嘴以受控方式以液滴的形式喷射到构建场地。打印模块与打印头对齐。打印头与机器对齐。这允许将喷嘴的位置分配给机器坐标系。喷嘴所在的平面通常称为喷嘴板。选择性固化的另一种方式也可以是一个或多个激光器或其他辐射源或加热灯。也可以考虑这种辐射源的阵列，例如激光二极管阵列。在本公开的意义上，与固化反应分开实施选择性是允许的。因此，可以使用打印头或一个或多个激光器来选择性地处理层，并且可以使用其他层处理装置来开始固化过程。这方面的一个例子是在带有紫外线反应性树脂的层上印刷，然后通过紫外线光源固化。在另一个实施例中，ir吸收剂印刷在颗粒材料上，然后使用红外源固化。打印头可以是处理单元的一部分。
[0049]
本公开的意义上的“层处理装置”是指适合在层中实现某种效果的任何装置。这可以是上述单元，例如打印头或激光器，也可以是ir发射器或其他形式的热源，或其他辐射源，例如紫外线发射器。也可以考虑层的去离子或电离手段。所有层处理装置的共同点是它们的作用区域线性分布在层上，并且像其他分层单元，例如打印头或涂布机一样，它们必须在构建场地引导以到达整个层。
[0050]
本公开的意义上的“致动器”是所有技术装置，其适合于触发层处理装置在可更换的功能单元内相对于彼此的运动，或用于在层处理装置内执行单独的部件或组件的运动。
[0051]
本公开装置中使用的“插口”是指3d打印机上的一区域，可更换的功能单元在该区域插入3d打印机或从3d打印机上取下进行更换；所述插口可以是敞开的，也可以是通过适当的方式(例如：闭合件或可闭合的翻盖)闭合的。打开和闭合可以通过单独的控制来完成；或者，通过缩回和伸出可更换的功能单元，闭合件自动打开和再次闭合。插口处也可能有某
种屏障，例如切开的薄膜或刷毛，可更换的功能单元可以通过切开的薄膜或刷毛推动。
[0052]
本公开的意义上的“合适的接收装置”是布置在目标位置处的装置，其有助于可更换的功能单元在目标位置处的定位和正常运行。因此，3d打印机内的可更换的功能单元的位置公差由合适的接收装置限定，因此层处理装置的位置公差也由构建场地限定。
[0053]
本公开意义上的“连接装置”可以是导轨、框架或其他部件，可更换的功能单元的功能单元通过这些部件相互连接并在其三个维度上布置，并且可选地也可以用于支持可更换的功能单元缩回到3d打印机中以及伸出3d打印机。在一个特定的实施例中，功能单元也可以直接相互连接，此外，用于缩回和伸出可更换的功能单元的装置可以附接到可更换的功能单元。优选地，连接装置设计成使得各个功能单元容易接近以调整它们的位置或更换它们。
[0054]
本公开的含义中的“闭合装置”是用于闭合可更换的功能单元的插口的任何装置，例如，翻盖、门、滑轨、一排刷子等。
[0055]
本公开的意义上的“供应”是向各个功能单元供应能量、构建材料或其他介质，例如压缩空气或冷却水。供应优选配置为通过合适的措施快速联接。联接优选以联接条或联接块的形式在共同联接位置处发生。供应可以优选地在没有额外手动交互的情况下联接，例如，只需将其移入移出即可。
[0056]
为了实现本公开的目的，“预设”是指包含在可更换的功能单元中的功能单元的位置对齐，从而只需将它们移动到目标位置，使用固定装置并建立介质供应就足以使3d打印机在这种移动后立即恢复运行，而无需对可更换的功能单元进行任何调整或重新调整或任何设置。
[0057]
本公开的意义上的“目标位置”是可更换的功能单元插入的3d打印机中的位置，以及可更换的功能单元优选通过固定装置固定在该位置处。
[0058]
本公开中使用的“移除位置”是指3d打印机中功能单元必须位于的位置，以便将其从机器中伸出。因此，3d打印机的控件具有指令，在收到该指令时，可更换的功能单元以足够精度接近所述移除位置。有利地，该位置在构建场地上方。更有利的是，移除位置大约在构建场地上方的中间位置处。可更换的功能单元的两个可能的末端位置不太合适，因为构建场地工具的维护单元通常位于在那个末端位置，并且在缩回或伸出时可能会损坏维护单元。当交换功能单元时，构建场地工具应该有利地不与当前层接合。例如，可以通过预先将构建平台降低适当的量来确保构建场地工具不会与当前层接合。这个过程也可以存储在控制系统中，以便降低构建平台和移动到移除位置作为一个组合的顺序进行，为功能单元的更换做准备。
[0059]
本公开中使用的术语“处理单元”是指若干层施加装置、层处理装置和打印头的组合。优选地，处理单元由中央打印头组成，其与构建场地一样宽并且具有打印头横动轴，在两侧跟随有两个涂布机或层施加装置以及用于供给颗粒材料的相关联的料斗。随后，安装进一步的层处理装置，例如，以红外辐射器的形式的层处理装置。此外，其他检查装置，例如线扫描相机，可以位于处理单元上。处理单元具有自支撑结构，可以通过适当的联接装置与机器分离。
[0060]
本公开中使用的“联接点”是指机器中处理单元的位置，最适合在该位置将处理单元从机器上移除。例如，这可以是中央位置，在该位置可以侧向或向上移除处理单元。
[0061]“施加单元”或“层施加单元”是指涂布机和料斗的组合。
[0062]
本公开的意义上的“零点夹具”是指夹紧装置，其重复精确定位待夹紧的各个材料。
[0063]
为了保证质量，以光学方式，例如使用线扫描相机，记录每个处理过的层，以及能通过特殊软件对其进行评估是有趣的。例如，如果打印和未打印的颗粒材料之间存在相应的对比度，则可以确定打印过程是否正确执行。在现有技术的3d打印机中，具有合适镜头的数码相机通常足以达到此目的。例如，相机悬挂在构建空间的一角，对准构建场地。然而，在根据本发明的实施例中，处理单元遮挡住每一层，使得无法清楚地看到打印出来的颗粒材料。相反，在处理单元的每一次通过之后，都会有一个印刷层已经覆盖有一层新的颗粒材料。
[0064]
为了仍然获得可评估的图像，可以使用所谓的线扫描相机。这是一种数码相机，其像素仅以细长的方式排列，即分布在整个构建场地的宽度上。只有当相机在要记录的图像上移动时才会创建二维图像，并且记录的点与线扫描相机的相应位置一起存储。这种方法的优点是相机只需要很小的空间，并且可以很容易地集成到打印头之后的处理单元中。优选地，处理单元然后具有安装在打印头的左侧和右侧的两个线扫描相机，从而能够记录每一层。然而，在不限制其普遍性的情况下，也可以使用具有例如合适的光学器件以在打印头和涂布机之间记录图像的其他相机系统。在这种情况下，该装置也优选具有至少两个相机系统，每个相机系统在打印头的左侧和右侧记录其图像，或者一个相机通过相应的光学器件在打印头的左侧和右侧记录图像。使用具有二维图像场的普通相机时，就像使用线扫描相机时一样，通过合成多个单独的图像，生成完整的层图像，其中在处理单元在构建场地上移动时记录下这些单独的图像。
[0065]
本公开中使用的术语“偏移轴”是指用于横向于打印方向移动打印头的装置。为了避免打印头上的弱喷嘴或故障喷嘴重叠，在每次打印运行之前将打印头移动一定量，优选不同量是有利的。这是通过偏移轴完成的。要获得高质量的打印图像，偏移轴必须足够精确并具有良好的分辨率。通常，横向运动的分辨率至少应为打印分辨率的一半。偏移轴的定位精度应该更高。直线导轨和带有伺服电机的滚珠丝杠的组合适用于这项任务。
[0066]
包括打印头在内的所有施加单元都需要定期清洁。这种清洁可以被动完成，例如通过固定刷被动完成。然而，清洁装置也可以利用它们自己的运动装置主动地执行清洁过程。
[0067]
一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，包括
[0068]
至少一个处理单元，该处理单元可以优选自动地被引导到并安装在该装置中，并且该处理单元包括打印单元和具有动态填充系统的涂布机；
[0069]
一种构建容器的自动进料器；和
[0070]
一调整装置，用于离线准备所述处理单元。
[0071]
另一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，包括
[0072]
至少一个处理单元，其可被引导至并安装在装置中，所述处理单元包括打印单元和涂层系统，以及可与所述处理单元一起移动的数码相机、线相机或红外相机，用于测量构建场地温度或/和打印图像。
[0073]
还提供用于离线准备处理单元的调整装置，特别是为了最小化生产操作中装置的
停机时间。因此建议在专门设计的设备中离线调整处理单元。例如，这种装置可以配备有集成的测量设备，这允许在模拟机器的安装情况下设置、测量并在必要时重新调整处理单元。为此，调整装置例如可以配备合适的导向元件，导向元件优选地在整个横动范围内具有+/-0.02mm的平坦度，其中横动范围优选地大约为1m x 1.5m，以便沿处理单元在x和y方向移动测量头。理想情况下，测量头是一种电子设备，以便可以将测量数据自动输入到日志中。
[0074]
优选地，根据本发明的装置包括用于测量构建场地温度的热传感器，例如红外相机，并且可选地包括空调或例如红外辐射器的形式的热源。根据优选实施例，所述热传感器可以优选地经由控件和处理单元连接到空调和/或热源。
[0075]
由于热管理通常对3d打印过程中的零件质量做出决定性贡献，因此根据优选实施例建议为根据本发明的装置配备ir传感器，例如ir相机系统，可连续观察构建场地温度。如果该传感器随后通过处理单元和控制单元连接到空调，则可以进行在线闭环热管理。
[0076]
根据特别优选的实施例，在涂布机单元和打印单元之间的区域中设置线传感器。
[0077]
优选地，所述线传感器连接到另一个处理单元和控制单元，以便能够根据线传感器的测量，优选地在闭环模式中直接校正过程因素。
[0078]
市场上现有的系统的一个主要缺点是仅在整个打印操作结束时，即当作业箱被打开时才可见打印结果。由于这有时可能需要几个小时，因此会浪费很多宝贵的时间。较新的系统已经使用常见的相机系统，以在各个层完成后检查打印的图像。
[0079]
这种技术不能使用，特别是不能在双向操作模式中使用。因此建议在打印头和涂布机之间安装传感器，以便在双向操作模式下也可以原地检查打印图像。为此，在打印头、左右涂布机之间分别集成了一个线扫描相机，然后配备了专门改编的软件，然后软件可以将真实的打印图像与目标图像进行比较，从而在早期向操作员显示故障。然后操作员可以决定是中止打印还是让它继续打印到最后。此外，如果同时打印多个零件，机器操作员还可以挑选出可能显示显眼图像的单个零件。
[0080]
根据本发明，现在可以减少停机时间等，因为例如使用用于更换的处理单元还可以提供辅助，该辅助使得可以快速更换设备，并可在短时间内使设备重新运转。
[0081]
利用根据本发明的设备，可以有利地减少或避免3d打印机的停机时间，这种停机时间是由维护工作或必要地替换易于磨损的零件或功能部件所引起的。因此，可增加机器运行时间，以及有可能在例如批量生产如汽车制造中将一台或多台3d打印机集成到其它生产系统中。
[0082]
因此，本发明首次实现将3d打印机集成到基本上完全自动化的生产过程中。
[0083]
以前，某些3d打印零件必须预先生产，并且在某些条件下，这些零件可能是其他生产过程中的时间限制因素。此外，存储和交付涉及组织工作和成本。
[0084]
本发明可以直接在现场生产3d模制品并将其集成到其他半自动或全自动制造工艺中。这可以简化复杂的制造工艺。
[0085]
因此，本发明有利地促进了3d打印工艺本身以及其他制造工艺和使用3d打印工艺的批量生产类型的进一步自动化。
[0086]
这种3d打印机具有上述优点，并且同样实现了本技术的目的。
[0087]
此外，本文公开的3d打印设备可包括具有闭合装置的插口，其中闭合装置可以在缩回和伸出期间通过如权利要求1至8中任一项所述的处理单元打开或关闭或打开或穿过。
[0088]
另一方面，本公开涉及一种用于将如上所述的可更换处理单元缩回到或/和伸出(即，改变或更换)3d打印设备，其中处理单元通过升降装置，可选地为起重机、升降平台或升降台车，可选地移动到3d打印设备，将处理单元插入到插口中，定位在3d打印设备中的目标位置并通过一个或多个固定装置固定。
[0089]
使用这种方法，第一次可以简单快速地更换多个处理单元，而无需在更换期间对机器本身进行复杂的调整工作以及没有所描述的相关缺点。有利地，使用包括多个预先调整的功能单元的可更换处理单元，从而无需对机器本身进行复杂且耗时的调整工作。
[0090]
下面将描述本公开的其他方面。
[0091]
在众所周知的3d打印机中，打印头和涂布刀片是必不可少的磨损部件。此外，根据工艺，还有曝光单元和/或辐射单元。
[0092]
为了获得良好的打印效果，这些单元必须在某个框架内相互对齐。涂布机限定了层平面的空间位置，并且打印头应与层平面保持尽可能恒定的距离。
[0093]
如果更换单个组件，则必须根据个别配置将其调整为相应的其他组件。由于机器的尺寸不同，零件之间的制造精度在不进行调整的情况下，通常是不足以实现理想的结果的。
[0094]
机器的调整也可能是一项复杂的任务，因为它发生在一个狭窄的空间内，并且无法接近。此外，可能需要将机器置于特殊的安全设置模式以允许操作员操作这些单元。毕竟，机器中可能存在工艺介质，必须保护设置工作人员不受到这些工艺介质的影响。
[0095]
涂布机是一种用于将流体介质，例如颗粒材料、树脂、浆液或糊剂，以规定的形式分配到基材上的装置，以便形成具有预定厚度的这种介质的平坦层。可使用涂布机涂覆粉状/颗粒状材料。
[0096]
例如，涂布机可以被配置为在与涂布方向相反的方向上旋转的辊。可以将颗粒材料储存器添加到辊上。例如，储存器可以通过旋转进料器以受控方式在辊前面计量颗粒材料。
[0097]
另一实施例涉及一种振荡式涂布机，其具有以振荡方式悬挂的粉末储存器和在粉末储存器的指向涂覆方向的一侧的下部区域中的间隙，所述间隙与构建场地一样宽。涂布机还有一个驱动装置，使储存器振荡，从使粉末从间隙中滴出。
[0098]
一方面，喷墨型装置可用作打印头，但也可想到使用选择性曝光单元，例如激光、投影仪或反射镜，选择性辐射单元可通过这些单元投射到构建场地上。或者，可以使用其他设备来传递信息，例如从激光打印机或胶版印刷已知的调色剂或传墨辊。
[0099]
此外，可以附接其他单元，例如曝光单元，其在单元的整个宽度上的作用类似于涂布机。这些曝光单元可以向构建场地发射能量，能量例如在紫外线范围内，但还在热辐射范围内。还可以设想附接干燥单元，其例如通过热空气的供应和移除来工作。
[0100]
然而，除了可更换处理单元中的这些部件之外，还可以想到，可更换处理单元由多个涂布机、一个或多个打印头和多个辐射单元的组合组成。
[0101]
在机器本身中，横动轴安装成使得他们可以轻松拿起可更换的处理单元并将其移动到整个构建场地。优选地，为此仅需要一对轴，该轴平行于涂覆方向，相对于构建场地横向定位。
[0102]
在一个实施例中，可更换处理单元从一个反向位置移动到另一个位置，并在该移
动过程中产生一个完全处理过的层。
[0103]
机器还可能具有维护单元，维护单元影响可更换处理单元部件，并且也需要不时接近维护单元。这可以是例如打印头清洁站和/或涂布机清洁站。在替代实施例中，这种维护单元也可以安装在可更换处理单元上并与其更换。
[0104]
该机器还具有用于为可交换处理单元提供介质，例如颗粒材料、油墨和能量的单元。
[0105]
该机器有一个矩形的构建场地。已经发现，在本文采用的粘合剂喷射3d打印工艺和设备装置中，根据本公开以及在本公开正文中，与正方形或其它形状的构建场地相比，矩形构建场地更为有利。通过这种方式，可有利地优化施加装置的输出。
[0106]
一方面，构建场地有短边和长边。施加装置通过短边在构建场地上移动。例如，短边长度在0.3到2.5m之间，例如0.5到1.5m之间。例如，长边的长度是短边长度的1.2到4倍，更有利地是短边长度的1.2到2.5倍。
[0107]
沿着两条短边设有引导施加单元以预定距离和速度穿过构建场地的装置。线性轴特别适用于此目的。这些可以通过皮带驱动和伺服电机在构建场地引导施加装置。但是，也可以使用带有主轴驱动器或直线电机的线性轴。两个轴的驱动可以通过连接轴或通过两个轴上的各个电驱动器的所谓电气耦合来同步。
[0108]
驱动器必须能够以0.2-2m/s的均匀移动速度在构建场地上移动施加工具。
[0109]
线性轴具有耦合点，集成在所谓的处理单元中的施加单元放置在耦合点上。耦合点设计成允许快速更换处理单元，并将处理单元带回适当的位置，而无需进一步的调整步骤。
[0110]
可以使用所谓的零点夹具的组合来设计耦合点。
[0111]
处理单元具有用于颗粒材料和一种或多种流体的施加单元。此外，处理单元还具有其他层处理手段，例如辐射源或熏蒸剂和检查单元，例如线扫描相机。
[0112]
处理单元优选地是对称的并且在中心具有一个或多个打印头。它优选地具有1至2个打印头。一个打印头被设计成跨越整个构建场地的长边，并在一次通过中以合适的方式在整个长边上打印流体。打印头是所谓的按需滴定打印单元，具有大量可单独控制的喷嘴。打印头的分辨率通常为90-2000dpi，有利地为150至1200dpi。
[0113]
一个或多个打印头具有一个或多个流体管线。它们还具有用于传输数据和控制电压的电触点，以及用于在喷嘴处产生正压或负压的线路。一个或多个打印头上的所有供应和排放线路优选地设计为直接连接到打印头或靠近打印头。
[0114]
打印头具有保持器，该保持器允许按照合适的方式使打印头的位置朝向构建场地，以及使一个或多个打印头的高度在待调整和固定的构建场地的上方。
[0115]
此外，一个或多个打印头安装在所谓的偏移轴上，这允许打印头在构建区域的长边方向上横向移动。该轴被设计成可以使打印头移动至少一个喷嘴宽度，优选地移动50至200个喷嘴宽度。
[0116]
在每次打印运行之前以合适的方式激活打印头的位移，以避免各个喷嘴在层结构上重叠。这可用于补偿故障喷嘴。
[0117]
带有伺服电机的主轴驱动器特别适合作为偏移轴。然而，线性电机也是合适的。
[0118]
打印头的任一侧都设有用于施加颗粒材料层的施加装置或涂布机。
[0119]
颗粒材料优选从上方送入打印机中。颗粒材料可以储存在筒仓中或连续供应，颗粒材料供应源基本上位于机器外部。颗粒材料从机器外部通过传送带技术输送到打印机。螺旋输送机或螺杆或基于正压或负压的系统特别适合此任务。然后将材料临时储存在进料容器中。进料容器还用于将材料分布在整个涂布机宽度上。最终，进料容器是一个细长的筒仓，筒仓的长度基本上与涂布机的宽度相对应。进料容器的宽度通常与涂布机料斗的宽度相匹配。至少在下部出口区域，进料容器的宽度应小于涂布机料斗的宽度。进料容器的高度必须设计成能够提供足够的颗粒材料用于多次涂层通过，即使在边缘区域也是如此。甚至更有利的是，应该有足够的颗粒材料来完全填充涂布机料斗。颗粒材料在进料容器中的分布可以通过材料锥体来完成，但这需要更高的容器高度。或者通过位于容器上部的分配装置，例如螺旋或螺杆，沿容器的长度分配颗粒材料。进料容器下部有一个可闭合的排出口。该开口设计为延伸到涂布机料斗中并将颗粒材料输送到涂布机料斗。优选地，进料容器上的闭合机构设计成不论再次填充前的涂布机料斗的填充状态如何，涂布机料斗始终填充到同一高度。为此可以考虑不同的概念。一种可能的解决方案是滑动机构，滑动机构具有一系列开口和腹板以及形状相同的固定配对物。如果移动部件相对于固定部件移动使得开口重叠，则颗粒材料流出。另一方面，如果移动该机构使得开口在每种情况下都与腹板重叠，则没有颗粒材料可以流出。
[0120]
合适的闭合件的另一个实施例包括挡板，挡板沿进料容器的长度延伸并通过相应的枢轴点悬挂在每个窄边上。挡板的合适形式是例如管段，其中枢轴点有利地与管横截面的中心重合。例如可通过操作杆和气缸对这种挡板进行简单操作。
[0121]
如果进料容器位于料斗上方并且挡板打开，则颗粒材料从进料容器流入料斗，直到在从进料容器到料斗的过渡处形成材料锥并且颗粒材料停止流动为止。如果随后致动砂板，它将分离材料锥并关闭进料容器。然后在整个宽度上均匀地填充料斗。
[0122]
料斗中的颗粒材料在涂覆过程中被送入涂布机。这是通过简单地排水来被动完成，或例如通过料斗的下端处的旋转进料机来主动完成。涂布机有多种实施例。一个可能的实施例包括辊，该辊以横向于涂布方向的长方形方式延伸并且在与涂布方向相反的方向上操作。更有利的实施例包括狭缝涂布机，狭缝涂布机又由可接收颗粒材料的细长容器构成。容器以这样的方式悬挂，即它可以围绕纵轴进行振荡运动，并由驱动器引起振荡。容器的下部具有用于颗粒材料的狭缝形排出口，其在纵轴的方向上延伸。开口可以向下指向构建场地或横向指向构建场地。颗粒材料然后在振荡操作期间流到构建场地。
[0123]
除了进料容器的关闭机构之外，还有用于提取任何灰尘的有利设备，这些灰尘可能是在颗粒材料填充至料斗的移动过程中形成的。这样的设备可以由例如通过抽吸装置施加负压的开槽管组成。负压用于提取构建空间大气中悬浮或缓慢下沉的颗粒。优选地沿着两个进料容器中的每一个进料容器的宽度引导这种管。
[0124]
优选地，正在填充料斗的涂布机位于卸料斗上方。卸料斗是位于构建平面下方、构建场地一侧的容器，并且在构建平面中具有开口，该开口至少与构建场地一样宽，但优选稍宽。卸料斗接收过量的颗粒材料，颗粒材料例如在涂布通过后位于涂布机前面。在填充料斗的涂布机期间或在填充结束有可能被刮掉的两个容器中溢出的颗粒材料也最终在卸料斗中。
[0125]
在根据本发明的装置中，可以在构建场地的纵向两侧设置两个卸料斗。这种卸料
斗可以具有便于排放的漏斗状形状。因此，在料斗的最低点，颗粒材料可以以这样的方式收集，即它可以通过气动输送机或进料螺杆或螺旋输送机容易地运走。
[0126]
除了卸料斗的两个开口外，构建平面的左右两侧还有两个开口。这些附加开口设计成使得它们一方面可以容纳用于涂布机的清洁站，另一方面可以容纳用于打印头的清洁站。由于颗粒材料会在清洁过程中从涂布机中逸出，这可能会对打印头的清洁过程产生负面影响，因此在空间上将这两种功能分开也是有意义的。这也使使用不同的清洁介质变得更加容易。例如，可以通过引导的压缩空气或沿着或在涂布机上引导的刷子将涂布机清洁干燥。其他清洁机构也是可以想到的，例如带有潮湿载体介质的擦拭单元或刮刀。在所有情况下，清洁装置可以是被动的或主动的。被动意味着清洁介质和涂布机之间的相对运动通过涂布机的主动移动而发生。主动意味着涂布机是静止的，而清洁装置相对于涂布机移动。被动和主动清洁或不同清洁机构的组合也是可以想到的。另一方面，可以通过沿打印头的计量侧引导的液体清洁介质清洁打印头，例如，通过刷子、擦拭唇、吸收性擦拭唇、海绵辊来清洁。在这两种清洁情况下，将清洁设备放在外面是有意义的，这样操作员就可以很容易地接触到这些设备。需要接触以检查清洁设备的功能或执行定期维护和清洁。
[0127]
打印头本身由多个打印模块组成，这些打印模块具有有限数量的喷嘴。在施加适当的电信号之后，这种打印模块通常在压电致动器的帮助下从它们的喷嘴喷射液体粘合剂的单个液滴。喷嘴的直径通常为10μm-100μm。打印模块单独或成小组插入所谓的打印头支架中。重要的是确保打印头支架中的打印模块彼此对齐，使得所有模块的喷嘴，可能的话，横向于打印方向相距相同的距离。在根据本发明的实施例中，打印头支架沿着构建场地的整个长度延伸并延伸出一小段距离。该距离用于在横向于打印方向的每次通过之后使打印头移动一定量。位移用于防止故障喷嘴在多层打印中重叠。
[0128]
打印头支架具有用于打印模块的合适的容纳部并且设计成可以支撑模块的重量和至少其自身的重量，使得打印头在其长度上的下垂度仅为十分之几毫米。
[0129]
通常，打印头到构建场地的距离为1-8mm，更优选2-5mm。为确保在构建场地生成的打印图像尽可能接近数据模型，如果可能，该距离在构建场地的每个位置都必须相等。
[0130]
在带有打印模块的打印头支架上方是一个罐系统，用于向打印模块提供液体粘合剂。还有用于向打印模块提供必要电信号的电路板。
[0131]
在优选实施例中，打印头支架设计成支撑所有附件并且具有用于在机器的两个端面定位和固定的装置。机器本身同样具有适当的对应物以及用于横向于打印方向移动打印头的装置。例如，该设备由位于打印头支架一侧的螺纹轴驱动器和位于另一侧的滑动轴承组成。螺纹轴驱动器通过带有法兰安装速度传感器的伺服电机进行操作。
[0132]
为了位置精确地生成打印头信号，机器具有线性标尺，线性标尺例如与用于移动处理单元的两个引导系统之一平行。这种线性标尺的探头安装在线性轴上的其中一个耦合点上，并在处理单元移动时发出其信号。响应这些信号控制打印头的模块。这确保无论处理单元的移动速度如何，都可以在整个构建场地正确沉积所需的打印图像。
[0133]
该机器或装置具有构建容器，优选地是可更换作业箱，作业箱中有一个构建平台。作业箱本质上是一个框架，旨在防止颗粒材料从构建平台上流出。因此，构建平台对作业箱壁具有圆周密封。作业箱(包括构建平台)必须设计成能够在整个作业完成后支撑颗粒材料的重量。根据构建体积和材料，这可能有几百公斤。另一个要求是，即使构建平台在构建作
业期间向下移动，也没有或至少很少有颗粒材料在工作箱壁和构建平台之间向下流动。
[0134]
根据优选实施例，根据本发明的机器具有转换作业箱系统以减少构建作业之间的设置时间。这意味着可以交替地将相同类型的作业箱移入和移出机器。为确保这在没有操作员干预的情况下发生，作业箱通过所谓的进料系统从位于机器前面的传送带输送到机器中。同样顺便允许作业箱移出的合适的进料系统例如为机器中的链式输送系统，链式输送系统优选地与作业箱的两侧接合且经由横向安装的导辊将箱子拉入拉出轨道上的机器。很明显，其他原理如气缸、从动辊等也适用于实现该目的。例如，布置在机器前面并在外部接收作业箱的输送机系统可以具有从动辊式输送机，作业箱位于该从动辊式输送机上，并且允许该箱安全地移入和移出机器。
[0135]
该输送机系统可以静态安装在机器前面，也可以是自走式运输系统。自走式运输系统的主要优点是机器前面的空间仅在卸载循环期间被阻塞。
[0136]
以下段落简要描述了根据本发明的装置的操作。
[0137]
原则上，所描述的机器类型适用于所有可以用粘合剂喷射工艺处理的材料。例如，材料是型砂、塑料材料、陶瓷粉末和金属。此外，该机器还可以设计成可以用它进行所谓的高速烧结。在这种情况下，该装置具有合适的构建场地加热和其他用于烧结颗粒材料的设备。
[0138]
该装置可以使用不同的粘合剂系统进行操作。这些粘合剂系统可以是双组分或单组分粘合剂系统。在不限制其一般性的情况下，合适的粘合剂包括呋喃树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、环氧化物和无机粘合剂例如水玻璃。然而，其他固体形式的粘合剂也可以混合到粉末中并通过液体活化。例如，这包括水硬性粘合剂，例如用水溶液印刷的水泥。然而，其他物质如淀粉、糖等也可导致颗粒材料中出现粘合。至少通过颗粒材料的表面溶解可以实现其他粘合。例如，某些醇或其他溶剂适用于此目的。
[0139]
在优选的情况下，机器使用型砂和通常用于铸造的粘合剂，例如呋喃树脂和水玻璃。
[0140]
为此，机器充满颗粒材料。粘合剂供应中装有适当的粘合剂，而清洁系统则装有适当的清洁剂。
[0141]
处理单元首先移动到涂布机清洁位置，在涂布机清洁位置处自动清洁两个涂布机。然后处理单元移动到打印头清洁位置，在打印头清洁位置处执行打印头的清洁循环。这可能包括几个所谓的清洗或漂洗过程、用清洁液擦拭过程和所谓的喷溅。清洗是对打印头粘合剂容器加压的过程，以便粘合剂逸出到喷嘴。喷溅被理解为打印头的所有喷嘴被共同控制用于特定数量的液滴生成。
[0142]
然后通过将一个空的作业箱拉入机器中的方式将其送入机器。z轴自动将构建平台与为此提供的联轴器连接起来，并将构建平台推到顶部位置。然后处理单元移动到填充位置。在填充位置，进料容器填充相应的料斗。
[0143]
然后处理单元在构建场地移动，排出颗粒材料，直到它再次在相反的填充位置停止。此处，另一个料斗由相应的进料容器填充，并重复涂覆过程。通过这种方式，所谓的起始层是通过多次经过构建场地而创建的，无需打印。所述层可以由若干层组成并解决不同的方面(的问题)。一方面，创建了一个独立于构建平台位置的构建平面。另一方面，机器和构建场地要达到工艺温度。一旦此工艺完成，就可以开始实际的打印工艺。这需要以单独位图
的形式为待打印的层打印数据。通常，在将打印作业记录在制备计算机上之前，零件的3d数据会被分解为单独的层并转换为位图。
[0144]
然后处理单元从一个填充位置移动到另一个填充位置，沉积完全处理过的层。这意味着构建平台一次降低一层厚度，然后处理单元用粘合剂打印前一层，然后施加新的颗粒材料层并例如用红外辐射处理该层。
[0145]
在形成层过程中，定期清洁涂布机和打印头等应用单元。
[0146]
完成最后一层后，可将构建平台降低到作业箱中，然后将作业箱运出机器。在某些情况下，完成的打印作业会在机器外进行进一步的后续工艺，例如热固化。
[0147]
下面将描述本公开的进一步实施例。
[0148]
一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的装置，包括至少一个可被引导至并安装在该装置中的处理单元，所述处理单元包括打印单元和涂层系统，以及用于离线制备工艺单元的调整装置。
[0149]
另一方面，本公开涉及一种用于由颗粒材料逐层形成模制品的布置，包括
[0150]
至少一个可被引导至并安装在装置中的处理单元，所述处理单元包括打印单元和涂层系统，以及可与处理单元一起移动的数码相机、线相机或红外相机，用于测量构建场地温度或/和测量打印图像。
[0151]
根据本公开的装置的优选特征在于，它包括用于构建容器的接收器，该接收器包括优选地用于构建容器的自动进料器。
[0152]
根据本公开的装置的优选特征在于，所述涂层系统包括动态填充系统。
[0153]
根据本公开的装置的优选特征在于，该装置包括空调，优选地其中控件和/或处理单元连接到空调。
[0154]
根据本发明的装置的优选特征在于，线传感器设置在涂布机单元和打印单元之间的区域中。
[0155]
根据本发明的装置的优选特征在于，线传感器连接到另一工艺和/或控制单元。
[0156]
根据本公开的装置的优选特征在于，该装置包括双向涂布机或两个涂布机，其中每个涂布方向上设置一个相应的涂布机。
[0157]
根据本发明的装置的优选特征在于，打印头布置在两个涂布机之间，或者打印头分别布置或附接到双向涂布机的两侧。
[0158]
根据本发明的装置的优选特征在于，数码相机、线扫描相机或红外相机分别布置在涂布机和打印头单元的侧面。
[0159]
根据本公开的装置的优选特征在于，数码相机、线扫描照相机或红外照相机安装在前进和后退行进方向中的每一个方向上。
[0160]
附图说明
[0161]
下面将参考附图中所示的优选示例性实施例来描述本发明。
[0162]
例如，在图1中描述了根据本公开的整个机器或整个系统的示例。
[0163]
本公开内容的3d打印系统的基本组件是：
[0164]
机架(1.1)
[0165]
z轴(1.2)
[0166]
构建容器(1.3)
[0167]
横动轴(1.4)
[0168]
处理单元(1.5)
[0169]
外壳(1.6)
[0170]
空调(1.7)
[0171]
抽吸装置(1.10)
[0172]
下面将参考图1-8更详细地描述根据本公开的一些示例性组件和组件的相互作用。
[0173]
根据本公开的处理单元、调节装置、涂布机和进料容器的示例在图2和图7中示出。
[0174]
对于全自动构建操作，为工艺单元(见图2)配备涂布机(2.2、7.7)是有利的，其允许多层构建操作。
[0175]
为了填充涂布机(2.7、7.7)，它们配备了合适的进料容器(7.11)，在当前情况下合适的意思是在通过进料容器(7.11)填充期间，由于实际距离存在且物料锥体成型过程，设置了一个料斗，该料斗可以接收从进料容器中流出的多余颗粒材料。在本案例中，颗粒材料(7.8)是通过水平排列的链式输送机系统进料的。由于在填充过程中通常也会产生灰尘，因此该系统直接在填充点配备了优选水平的管式机器，用作抽吸装置(7.10)。为此，管子在适当的点横向设有开口(7.9)，例如孔或槽。可以使用合适的闭合系统(7.13)相应地调整吸入流量。
[0176]
根据本公开的示例性作业箱进料器(构建容器进料器)在图8中示出。
[0177]
为了实现已经多次描述的高度自动化，必须设计一个可以与系统联动装置(辊式输送机段，8.9)交互的作业箱进料器。为此，打印系统配备了牵引装置(8.5)，该牵引装置通过支架(8.7、8.8)将构建容器拉入机器中。通过改变驱动器(8.6)的旋转方向，牵引装置上的支架停在相应的结构容器支架的另一侧，从而可以在相应的另一个方向上传送箱子。为了让作业箱更好地从系统联动，即辊式输送机(8.9)过渡到3d打印系统，机器配备了支撑辊(8.4)。优选地，这些支撑辊是自由运转的，从而它们可以容易地适应牵引装置的速度以及辊式输送机(8.9)的速度。
[0178]
根据本公开的示例性红外相机如图1所示。
[0179]
由于热管理是当前工艺中影响零件质量的重要因素，因此本系统配备了红外相机系统(1.8)，了红外相机系统(1.8)可以连续监测构建场地温度(1.9)。
[0180]
图4描述了根据本公开的用于离线准备处理单元的调节装置的示例性实施例。
[0181]
为了最大限度地减少生产过程中的机器停机时间，因此建议在专门开发的设备中离线调整处理单元单元。为此，开发了一种带有集成测量设备的装置，它允许在模拟机器的安装情况下设置、测量并在必要时重新调整带有快速释放闭合件(4.3)装置的处理单元(图1)。为此，该装置配备有合适的导向元件(4.4)，导向元件优选地在整个行程范围内的平面度为+/-0.02mm，优选地为大约1m x 1.5m，以便沿着处理单元在x和y方向上移动测量头(4.5)。为了能够重复地接近测量位置，导向元件(4.4)具有集成的位移测量系统，可以在控制面板(4.7)上看到集成的位移测量系统。优选地，使用具有电子信号输出的测量头(4.5)，使得一方面可以在控制面板上看到测量数据，另一方面可以将测量数据自动输入到日志中。此外，该装置具有一个停放位置，该停放位置具有一个打印头闭合件)(4.6)，可防止打印头(2.6、3.6)变干。
[0182]
图5示出了根据本公开的具有永久打印头润湿的示例性运输箱。
[0183]
由于处理单元(5.2)是一个高度敏感且成本密集型组件，因此开发了一种装置，这种装置可以将处理单元(5.2)与配备齐全的打印头以准备好的形式存储起来，以供3d打印机随时使用，即打印头装满打印介质，可供打印机运行好几天。运输箱由带打印头闭合件(5.6)和防震盖(5.4)的底架(5.1)组成。为了清晰地定位处理单元(5.2)，就像在3d打印机中一样，使用快速释放的闭合件(5.3)。
[0184]
图6示出了根据本公开的用于无损移除/安装处理单元的移除辅助件的示例性实施例。
[0185]
由于目前的3d打印系统设计用于高度过程自动化，因此，其中这些系统中的其中一些系统将与全自动互连相结合，因此将处理单元运输至和离开机器，并通过通用提升装置(6.5)抬入机器和从机器中取出可能是有用的。为确保高度敏感的处理单元(6.2)在加工过程中不被损坏，开发了一种装置以确保从机器导向的移除(6.6)并在移除后提供全方位保护。在本案例中，我们选择了纯机械解决方案(6.7)，但也可以设想一种可以与相应机器控制系统交互的全自动解决方案。
[0186]
图1-3进一步描述了根据本公开的示例性处理单元。
[0187]
为了满足高可用性的要求并因此减少维护时间，目前针对快速更换机器开发的3d打印系统带有打印头(2.6、3.6)、水平偏移(3.8)、涂布机(2.2、3.2)、ir辐射器(2.4、3.4)和其他相关组件。为此，相关组件被组合在一个高度集成和自支持的处理单元中。通过配备用于将处理单元安装在横动轴(1.4)上的快速夹紧系统(3.10)，并配备所有介质(电源、空气、粘合剂等)的快速释放闭合装置，创建了一个紧凑的单元，该单元可以根据要求在最短的时间内安装在3d打印系统中或从3d打印系统中去除。本解决方案的另一个优点是它的多重可用性，因为正如在别处解释的那样，将建立一个3d打印系统网络，并且该处理单元可以在属于该网络的任何3d打印系统中使用。这也可以通过离线调整下面描述的调整装置中的处理单元来实现(也参见图4)。处理单元基本由具有附接在其上的快速夹紧系统(3.10)的前安装面板(3.1)和以下部件的组合组成：具有水平偏移(3.8)的全宽和内在刚性打印头(2.6和3.6)，涂布机单元(2.2、3.2)和具有水冷却(2.5、3.5)的红外辐射器(2.4、3.4)。内在刚性打印头配置也使得可以快速更换打印头(2.6、3.6)。该系统辅以原位打印图像采集的线扫描相机(2.7、3.7)和涂布机闭合件(2.3、3.3)，在这种情况下涂布机闭合件(2.3、3.3)设计为真空闭合件(2.3、3.3)，以确保在大量循环中设备出现的磨损最少，且使用寿命尽可能得长。
[0188]
图2和图3中示出了根据本公开的线扫描相机形式的示例性检查装置。
[0189]
市场上现有系统的一个主要缺点是仅在整个打印操作结束时，即在构建容器被打开时才能看到打印结果。由于这有时可能需要几个小时，因此会浪费很多宝贵的时间。已知系统已经使用普通相机系统在完成相应层之后检查打印图像(例如，vut,review of an active re-coater monitoring system for powder bed fusion systems)。
[0190]
由于双向操作模式，该技术不能用于本机器，必须开发一种可以安装在打印头和涂布机之间的适配系统，从而即使在双向操作模式下也能对打印图像进行原位检查。为此，在每种情况下，在打印头(2.6、3.6)、左右涂布机(2.2、2.3)之间都集成了一个线扫描相机(2.7、3.7)，然后配备了专门改编的软件，该软件然后可以将实际打印图像与目标图像进行
比较，从而在初期向操作员显示工艺中的任何故障。然后操作员可以决定是中止打印还是让它继续打印到最后。
[0191]
附图标记列表
[0192]
图1
[0193]
1.1 机架(1)
[0194]
1.2 z轴(2)
[0195]
1.3 构建容器/作业箱(3)
[0196]
1.4 横动轴(4)
[0197]
1.5 处理单元(5)
[0198]
1.6 外壳(6)
[0199]
1.7 空调(7)
[0200]
1.8 红外相机(8)
[0201]
1.9 构建场地(9)
[0202]
1.10 抽吸装置
[0203]
1.11 进料容器(11)
[0204]
图2
[0205]
2.1 安装板(1)
[0206]
2.2 涂布机单元(2)
[0207]
2.3 真空闭合件(3)
[0208]
2.4 红外辐射器(4)
[0209]
2.5 水冷却ir(5)
[0210]
2.6 打印头(6)
[0211]
2.7 线扫描相机(7)
[0212]
图3
[0213]
3.1 安装板(1)
[0214]
3.2 涂布机单元(2)
[0215]
3.3 真空闭合件(3)
[0216]
3.4 红外辐射器(4)
[0217]
3.5 水冷却ir(5)
[0218]
3.6 打印头(6)
[0219]
3.7 线扫描相机(7)
[0220]
3.8 水平偏移(8)
[0221]
3.9 水平偏移的驱动器(9)
[0222]
3.10 快速夹紧系统(10)
[0223]
4.1 底架(1)
[0224]
4.2 处理单元(2)
[0225]
4.2 快速释放闭合件(3)
[0226]
4.4 x-y导向系统(4)
[0227]
4.5 测量设备(5)
[0228]
4.6 打印头闭合件(6)
[0229]
4.7 具有测量数据的显示器的控制面板(7)
[0230]
图5
[0231]
5.1 底架(1)
[0232]
5.2 处理单元(2)
[0233]
5.3 快速释放闭合件(3)
[0234]
5.4 盖(4)
[0235]
5.5 锁(5)
[0236]
5.6 打印头闭合件(6)
[0237]
图6
[0238]
6.1 底架(1)
[0239]
6.2 处理单元(2)
[0240]
6.3 快速释放闭合件(3)
[0241]
6.4 盖(4)
[0242]
6.5 移除辅助件
[0243]
6.6 导向元件(6)
[0244]
6.7 运输锁(7)
[0245]
图7
[0246]
7.1 涂布机料斗(1)
[0247]
7.2 涂布机(2)
[0248]
7.3 真空闭合件(3)
[0249]
7.4 红外辐射器(4)
[0250]
7.5 水冷却ir(5)
[0251]
7.6 打印头(6)
[0252]
7.7 线扫描相机(7)
[0253]
7.8 颗粒材料进料(8)
[0254]
7.9 抽吸开口(9)
[0255]
7.10 抽吸装置(10)
[0256]
7.11 进料容器(11)
[0257]
7.12 进料容器紧固件(12)
[0258]
7.13 抽吸装置闭合件(13)
[0259]
图8
[0260]
8.1 机架(1)
[0261]
8.2 z轴(2)
[0262]
8.3 构建容器(3)
[0263]
8.4 支撑辊(4)
[0264]
8.5 牵引装置(5)
[0265]
8.6 进料驱动器
[0266]
8.7 牵引装置支架(7)
[0267]
8.8 构建容器支架(8)
[0268]
8.9 辊式输送机段(9)。