DE102015115231A1

DE102015115231A1 - Method and device for producing 3-dimensional models with a radiation-curing plastic

Info

Publication number: DE102015115231A1
Application number: DE102015115231.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Treichel
Original assignee: Bigrep GmbH
Current assignee: Bigrep GmbH
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 3D-Druckvorrichtung (1) mit einem Druckkopf (3), welcher dafür vorgesehen ist, Photopolymere kontinuierlich zu dispensieren, mit einer beweglichen lokalen Strahlungsquelle (4), welche dazu ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie das dispensierte Photopolymer lokal zumindest teilweise härtet.The invention relates to a 3D printing device (1) comprising a printhead (3) arranged to continuously dispense photopolymers with a movable local radiation source (4) adapted and arranged to localize the dispensed photopolymer at least partially hardens.

Description

Zum 3D-Drucken sind zahlreiche Technologien aus dem Stand der Technik bekannt. Viele dieser Technologien beruhen darauf, dass ein flüssiges Druckmedium während des Druckverfahrens verfestigt wird und hierdurch der gewünschte 3-dimensionalen Gegenstand gebildet wird. Many 3D printing technologies are known in the art. Many of these technologies rely on solidifying a liquid printing medium during the printing process, thereby forming the desired 3-dimensional object.

Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel das Fused Filament Fabrication (FFF) bekannt, bei dem ein unter Raumbedingungen fester Kunststoff mittels einer Heizung in einem Druckkopf verflüssigt wird und dann schichtweise durch Bewegen des Druckkopfes aufgetragen wird, sodass der 3-dimensionale Gegenstand entsteht. For example, in the prior art, Fused Filament Fabrication (FFF) is known in which a solid plastic is solidified by heating in a printhead and then layered by moving the printhead to form the 3-dimensional object.

Bei Raumtemperatur erstarrt der zuvor verflüssigte Kunststoff, wodurch schichtweise der 3-dimensionale Gegenstand entsteht. Nachteil dieses Verfahrens ist die Aushärtung. Wegen der Temperaturunterschiede zwischen dem flüssigen und dem festen Polymer können Spannungen in dem 3-dimensionalen Modell auftreten und es kann zu Verformungen kommen. Außerdem ist es ein zeitlich andauernder Erstarrungsprozess. At room temperature, the previously liquefied plastic solidifies, creating the 3-dimensional object in layers. Disadvantage of this method is the curing. Because of the temperature differences between the liquid and solid polymers, stresses can occur in the 3-dimensional model and deformations can occur. It is also a time-consuming process of solidification.

Bei der Stereolithographie wird in einem Bad aus flüssigem, Licht aushärtendem Polymer, ein 3-dimensionaler Gegenstand gebildet. Dabei wird üblicherweise ein Laser oder eine UV-Strahlung verwendet, um das Photopolymer schichtweise zu härten. In stereolithography, a 3-dimensional object is formed in a bath of liquid, light-curing polymer. Typically, a laser or UV radiation is used to cure the photopolymer in layers.

Nachteilig ist unter anderem, dass das Photopolymer auf transparente, niedrigviskose Materialien beschränkt ist. A disadvantage is, inter alia, that the photopolymer is limited to transparent, low-viscosity materials.

Der Druck von 3-dimensionalen Objekten unter Verwendung von Photopolymeren wird auch mit Hilfe der Inkjet-Technologie durchgeführt. Hierbei kommt eine niedrigviskose Lösung eines Photopolymers zum Einsatz, welche in dünnen Schichten aufgetragen wird und sogleich mittels UV-Strahlung ausgehärtet wird. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass auch bei der Inkjet-Technologie die verwendeten Photopolymere auf niedrigviskose Materialien beschränkt sind. The printing of 3-dimensional objects using photopolymers is also done using inkjet technology. Here, a low-viscosity solution of a photopolymer is used, which is applied in thin layers and is cured immediately by means of UV radiation. A disadvantage of this method is that even in inkjet technology, the photopolymers used are limited to low-viscosity materials.

Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile, die sich aus dem Stand der Technik ergeben zu beseitigen oder zumindest zu verringern. The object of the invention is to eliminate or at least reduce the disadvantages arising from the prior art.

Diese Aufgabe wird mit einem 3D-Druckverfahren nach Anspruch 1 und einer 3D-Druckvorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. This object is achieved with a 3D printing method according to claim 1 and a 3D printing device according to claim 9. The subclaims represent preferred embodiments of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen eines 3-dimensionalen Modells durch schichtweises Auftragen eines Photopolymers, wobei das Photopolymer kontinuierlich und nicht, wie beim Inkjet-Verfahren tröpfchenweise dispensiert wird. Im Gegensatz zum Inkjet-Verfahren kann hierdurch auch ein hochviskoses Material zum Drucken verwendet werden. Hierdurch kann ein schnellerer Druck erfolgen, da aufgrund größerer Schichtdicken pro Schicht mehr Material abgelegt werden kann. Durch ein kontinuierliches Dispensieren kann allgemein mehr Material abgelegt werden als bei einem tröpfchenweise Dispensieren von Photopolymeren. The inventive method is used to produce a 3-dimensional model by applying a photopolymer in layers, wherein the photopolymer is continuously and not, as in the inkjet process droplets dispensed. In contrast to the inkjet process, this also makes it possible to use a high-viscosity material for printing. As a result, a faster printing can be carried out because more material can be deposited per layer due to greater layer thicknesses. Continuous dispensing generally allows more material to be deposited than a droplet dispensing of photopolymers.

Kontinuierlich im Sinne dieser Erfindung dient als Abgrenzung zum tröpfchenweise dispensieren. Intermittierendes (kontinuierliches) Dispensieren oder auch kontinuierliches Dispensieren in einem kurzen Zeitintervall ist kontinuierliches Dispensieren im Sinne der vorliegenden Erfindung. Continuous within the meaning of this invention serves as a delimitation to dispensing droplets. Intermittent (continuous) dispensing or even continuous dispensing in a short time interval is continuous dispensing in the sense of the present invention.

Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf hochviskose Flüssigkeiten, auch wenn diese bevorzugt werden. Da bei Raumtemperatur gedruckt wird, können auch Temperaturempfindliche Stoffe als Füllmaterialien verwendet werden. Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schritt das Photopolymer mittels eines beweglichen Druckkopfes kontinuierlich dispensiert. However, the invention is not limited to highly viscous liquids, even if they are preferred. Because printing is done at room temperature, temperature sensitive fabrics can also be used as fillers. According to the invention, the photopolymer is continuously dispensed by means of a movable print head in a first step.

In einem zweiten Schritt wird das dispensierte Photopolymer mit Hilfe einer beweglichen lokalen Strahlungsquelle gehärtet. In a second step, the dispensed photopolymer is cured by means of a mobile local radiation source.

Die Kombination des kontinuierlichen Dispensierens mit dem Prinzip der Strahlungshärtung hat gegenüber dem Inkjet-Verfahren, der Stereolithographie und gegenüber dem Fused Deposition Modeling erhebliche Vorteile. The combination of continuous dispensing with the principle of radiation curing has considerable advantages over inkjet, stereolithography and fused deposition modeling.

Wenn eine hohe Viskosität für das Photopolymer gewählt wird, was erfindungsgemäß möglich ist, können die Schichten bei dem Druck besonders dick sein, was zu einer erhöhten Druckgeschwindigkeit führt. Ein Drucken bei Umgebungstemperatur verhindert Temperaturunterschiede in dem gedruckten Modell, welche zu Spannungen und Verformungen führen können. If a high viscosity is chosen for the photopolymer, which is possible according to the invention, the layers can be particularly thick at the pressure, which leads to an increased printing speed. Printing at ambient temperature prevents temperature differences in the printed model, which can lead to stress and deformation.

Erfindungsgemäß wird direkt nach dem Dispensieren und Ablegen des Photopolymers eine (Vor)Härtung des Polymers durch eine lokale und bewegliche Strahlungsquelle bewirkt. According to the invention, directly after the dispensing and depositing of the photopolymer, a (pre) curing of the polymer is effected by a local and movable radiation source.

Vorzugsweise erfolgt gemäß einer Ausführungsform ein Nachhärten des gesamten Modells mittels einer Großraum Strahlungsquelle. Lokale- oder Großraum-Strahlungsquellen im Sinne dieser Erfindung können eine UV-Quelle, eine IR-Quelle, Wärmestrahler, insbesondere Infrarot-Strahler, LEDs, Laser, Mikrowellenstrahler, eine Ultraschallquelle, Magnetresonanz oder andere Strahlungsquellen sein. Preferably, according to one embodiment, a post-curing of the entire model by means of a large-area radiation source. For the purposes of this invention, local or large-area radiation sources may include a UV source, an IR source, heat radiators, in particular infrared radiators, LEDs, lasers, microwave radiators, a Be an ultrasound source, magnetic resonance or other radiation sources.

Infrarotstrahler eignen sich insbesondere bei Abwesenheit von metallischen Partikeln in dem Dispensierten Material, Mikrowellenstrahler eignen sich insbesondere bei Anwesenheit von metallischen Partikeln in dem Dispensierten Material. Infrared radiators are particularly suitable in the absence of metallic particles in the dispensed material, microwave radiators are particularly suitable in the presence of metallic particles in the dispensed material.

UV-Strahlungsquellen oder Strahlungsquellen für sichtbare Photonen eigenen sich insbesondere bei transparenten Füllmaterialien. UV radiation sources or radiation sources for visible photons are particularly suitable for transparent filling materials.

Durch die Aufteilung in eine lokalen und eine Großraum-Strahlungsquelle ist es besonders gut möglich, eine neue Schicht des Modells aufzutragen, bevor die vorangehende komplett ausgehärtet ist. Hierdurch ist ein schnellerer Druck möglich. By dividing it into a local and a large-area radiation source, it is particularly well possible to apply a new layer of the model before the previous one has completely hardened. As a result, a faster pressure is possible.

Es ist zudem möglich durch die lokale Strahlungsquelle nur einen Teil des dispensierten Materials zu härten und den Rest vor der vollständigen Härtung zu entfernen. It is also possible by the local radiation source to harden only a part of the dispensed material and to remove the remainder before the complete hardening.

Es hat sich gezeigt, dass gerade das kontinuierliche Dispensieren von Photopolymeren besonders gut für das Einbringen von Farb- oder Füllstoffen geeignet ist. It has been shown that especially the continuous dispensing of photopolymers is particularly suitable for the introduction of dyes or fillers.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Photopolymer vor dem Dispensieren mit dem Füll- oder Farbstoff vermischt. In one embodiment, the photopolymer is mixed with the filler or dye prior to dispensing.

Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Füll- oder Farbstoff lediglich in die äußere Schicht des Photopolymers dispensiert und nicht mit dem gesamten Extrudat vermischt. According to another particularly preferred embodiment, a filler or dye is merely dispensed into the outer layer of the photopolymer and not mixed with the entire extrudate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Füllstoffe im Inneren des dispensierten Materials angeordnet und von einer Schicht des Photopolymers umgeben. In another embodiment, fillers are disposed within the dispensed material and surrounded by a layer of the photopolymer.

Insgesamt hat sich gezeigt, dass durch eine nicht homogene Verteilung von Füll- und/oder Farbstoffen bezogen auf den Querschnitt des dispensierten Materials (die Füll- und/oder Farbstoffe sind nur in Teilbereichen des dispensierten Materials angeordnet) der Anwendungsbereich des Druckverfahrens deutlich verbreitert wird. Overall, it has been found that by a non-homogeneous distribution of fillers and / or dyes based on the cross-section of the dispensed material (the fillers and / or dyes are arranged only in partial areas of the dispensed material), the scope of the printing process is significantly widened.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können zusätzlich Füll- oder Farbstoffe in die äußere Schicht des Photopolymers eingebettet werden. According to a further preferred embodiment, fillers or dyes may additionally be embedded in the outer layer of the photopolymer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Schichten von Füll- oder Farbstoffen in das dispensierte Material eingebracht. According to another embodiment, several layers of fillers or dyes are introduced into the dispensed material.

Als Füllstoffe können auch Metalle, wie zum Beispiel elektrisch leitende Metalle, als Kabel, Faser oder Partikel verwendet werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich 3-dimensionale Schaltungen oder Kabelbäume ggf. samt Dämmmaterial zu drucken. Es ist auch möglich Füllstoffe einzubringen, welche die Belastbarkeit des gedruckten Gegenstandes stark erhöhen, wie z.B. Glasfasern, Stahlseile, ausgerichtete Nanopartikel, Karbonfasern, Metallpartikel. Als Füllstoffe können auch Flüssigkeiten dienen, welche keine Photopolymere sind. As fillers and metals, such as electrically conductive metals, as a cable, fiber or particles can be used. In this way, it is possible to print 3-dimensional circuits or wiring harnesses, if necessary including insulation material. It is also possible to incorporate fillers which greatly increase the load capacity of the printed article, such as e.g. Glass fibers, steel cables, oriented nanoparticles, carbon fibers, metal particles. Fillers may also be liquids which are not photopolymers.

Gemäß unterschiedlichen Verfahren kann koaxiales oder triaxiales Dispensieren vorgesehen sein. Koaxiales Einziehen einer strukturgebenden Faser (z.B. Carbon-, Glas- oder Stahlfaser) in die Polymermatrix während des Druckens kann optimierte mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig hoher Flexibilität in der Formgebung bieten und ist beispielsweise für den Bau individualisierter Prothesen anwendbar. According to different methods, coaxial or triaxial dispensing may be provided. Coaxially drawing a patterning fiber (e.g., carbon, glass, or steel fiber) into the polymer matrix during printing can provide optimized mechanical properties while providing high flexibility in molding, and is applicable, for example, to the construction of individualized prostheses.

In einer triaxialen oder auch quadrupel-Axialen Variante ist der Aufbau von leitfähigem Faserkern, Isolatorpolymer, leitfähigem Polymer und einem finalen, isolierenden Polymer vorgesehen, um so elektrisch geschirmte Kabel für z.B. die Signalführung zu drucken. Mit der vorliegenden Erfindung können Kabelbäume samt Konnektoren gedruckt werden. In a triaxial or quadruple axial variant, the construction of conductive fiber core, insulator polymer, conductive polymer and a final, insulating polymer is provided so as to provide electrically shielded cables for e.g. to print the signal routing. With the present invention, wiring harnesses including connectors can be printed.

Analog hierzu können bei der Verwendung von Glasfasern Wellenleitern auf Basis einer zentralen Glasfaser gedruckt werden. Similarly, waveguides based on a central optical fiber can be printed using glass fibers.

Bevorzugt werden die Füll- oder Farbstoffe in die Düse vor dem Dispensieren eingebracht. Preferably, the fillers or dyes are introduced into the nozzle prior to dispensing.

Ein Druckkopf, der dazu ausgebildet ist, derartige dispensierte Materialien herzustellen, ist Teil der vorliegenden Erfindung. A printhead adapted to make such dispensed materials is part of the present invention.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden Füll- oder Farbstoffe nach dem Dispensieren in den Photopolymer eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen eines Farbstoffes geschehen oder durch Injektion eines Füll- oder Farbstoffes. According to a further embodiment, fillers or dyes are introduced into the photopolymer after dispensing. This can be done for example by spraying a dye or by injection of a filler or dye.

In jedem Fall wird der Füll- oder Farbstoff (wenn dieser gewünscht ist) vor dem Härten mittels der lokalen Strahlungsquelle eingebracht. In either case, the filler or dye (if desired) is introduced prior to curing by the local radiation source.

Ein besonders schneller Druckvorgang kann erreicht werden, indem noch während des Druckens einer Schicht durch einen Druckkopfes eine weitere Schicht auf die vorangehende Schicht mittels eines zweiten Druckkopfes gedruckt wird. Vor dem Auftragen der zweiten Schicht wird die vorangehende Schicht allerdings mittels der lokalen Strahlungsquelle (vor)gehärtet. Vorzugsweise fährt die lokale Strahlungsquelle dabei den gleichen Pfad ab, den der Druckkopf zuvor beim Drucken der vorangehenden Schicht abgefahren hat. A particularly fast printing process can be achieved by printing another layer on the preceding layer by means of a second print head during the printing of a layer by a print head. However, prior to application of the second layer, the preceding layer is cured (before) by means of the local radiation source. Preferably, the local radiation source travels the same path that the Printhead previously drove off when printing the previous layer.

Vorzugsweise verfügt die lokale Strahlungsquelle über Mittel zur Begrenzung des Lichtstrahls oder zur Fokussierung. Gemäß einer Ausführungsform verfügt die Strahlungsquelle über eine Blende oder mehrere Blenden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform verfügt die lokale Strahlungsquelle über eine Abbildungsoptik, wie beispielsweise eine Linse. Preferably, the local radiation source has means for limiting the light beam or for focusing. According to one embodiment, the radiation source has one or more apertures. According to a further embodiment, the local radiation source has imaging optics, such as a lens.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Druckkopf mit Hilfe von Polarkoordinaten angesteuert. Hierdurch ist es technisch einfacher, einen zweiten Druckkopf mit dem Drucken einer weiteren Schicht starten zu lassen, noch bevor der der erste Druckkopf die vorangehende Schicht abgeschlossen hat. According to a particularly preferred embodiment, the print head is driven by means of polar coordinates. This makes it technically easier to start a second printhead to print another layer even before the first printhead completes the previous layer.

Gemäß einem weiteren Verfahren wird nach dem Härten mittels der lokalen Strahlungsquelle und vor dem Auftragen einer weiteren Schicht die Unebenheit der Oberfläche, auf die die nächste Schicht gedruckt werden soll, mittels eines Sensors erfasst. Dieser Wert bzw. diese Werte werden dann zur Steuerung der Dispersionsgeschwindigkeit oder zur Steuerung des Düsenquerschnitts der Dispensierdüse weitergeleitet, sodass die Unebenheiten beim Druck der folgenden Schicht entsprechend ausgeglichen werden können. According to another method, after curing by means of the local radiation source and before the application of another layer, the unevenness of the surface on which the next layer is to be printed is detected by means of a sensor. This value or these values are then forwarded to control the dispersion speed or to control the nozzle cross-section of the dispensing nozzle, so that the unevennesses in the printing of the following layer can be compensated accordingly.

Das optische Messverfahren kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch für die Vermessung des lateralen Versatzes zwischen nachfolgenden Schichten dienen und einen Abgleich zwischen Soll- und tatsächlicher Struktur erfassen und Lage für Lage eine Korrektur zur Anpassung einrechnen. Somit wird selbst für eine gering ausgelegte und somit kostengünstigere Achsperformance dennoch eine gute Positioniergenauigkeit erzielt. According to another embodiment, the optical measuring method can also be used for the measurement of the lateral offset between subsequent layers and can detect a comparison between the desired and the actual structure and include a correction for adjustment position by position. Thus, a good positioning accuracy is still achieved even for a low-dimensioned and thus more cost-effective axis performance.

Vorzugseise erfolgt eine Durchflussmessung der Düse im geschlossenen Regelkreis. Vorzugseise carried a flow measurement of the nozzle in a closed loop.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Werte des Sensors an die Steuerung zur Bewegung des Druckkopfes weitergegeben, welcher entsprechend die Bewegung bei konstantem Düsendurchsatz beschleunigt oder verlangsamt um die Unebenheiten auszugleichen. According to a further embodiment, the values of the sensor are forwarded to the control for moving the print head, which accordingly accelerates or slows down the movement at a constant nozzle throughput in order to compensate for the unevenness.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Druckvorgang unter Sauerstoff reduzierter Atmosphäre, wie zum Beispiel einer Stickstoff-Atmosphäre oder „in vacuo“ durchgeführt. Dies ermöglicht eine besonders vollständige Aushärtung, da Sauerstoff bedingtes Abbrechen der Polymerisation, die von UV Strahlung durch Radikalbildung erzeugt wird, verhindert wird. According to another embodiment of the invention, the printing operation is carried out under oxygen-reduced atmosphere, such as a nitrogen atmosphere or "in vacuo". This allows a particularly complete curing, since oxygen-induced termination of the polymerization, which is generated by UV radiation by radical formation, is prevented.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung der beschriebenen Verfahren auch eine 3D-Druckvorrichtung vorgeschlagen. According to the invention, a 3D printing device is proposed for carrying out the described method.

Demensprechend verfügt eine erfindungsgemäße 3D-Druckvorrichtung über einen Druckkopf, welcher dafür vorgesehen ist, Photopolymere kontinuierlich zu dispensieren. Die erfindungsgemäße 3D-Druckvorrichtung weist zudem eine bewegliche lokale Strahlungsquelle auf, welche dazu ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie das extrudierte Photopolymer lokal zumindest teilweise härtet. Abhängig von dem verwendeten Photopolymer muss die dispensierte Masse kürzer oder länger bzw. mit einer stärkeren Strahlungsquelle oder mit einer schwächeren Strahlungsquelle beaufschlagt werden um zumindest vorzuhärten. Accordingly, a 3D printing device according to the invention has a print head which is intended to continuously dispense photopolymers. The 3D printing device according to the invention also has a movable local radiation source, which is designed and arranged so that it locally at least partially hardens the extruded photopolymer. Depending on the photopolymer used, the dispensed mass must be applied shorter or longer or with a stronger radiation source or with a weaker radiation source in order to at least precure.

Die erfindungsgemäße 3D-Druckvorrichtung besitzt deshalb vorzugsweise eine Steuerung, welche eine entsprechende Anpassung der Bestrahlungsdauer und/oder Intensität ermöglicht. Gemäß einer Ausführungsform ist eine automatische Anpassung der Bestrahlungsdauer und/oder Intensität an das Polymer und/oder den aktuellen Härtezustand vorgesehen. Therefore, the 3D printing device according to the invention preferably has a controller which allows a corresponding adjustment of the irradiation duration and / or intensity. According to one embodiment, an automatic adjustment of the irradiation duration and / or intensity to the polymer and / or the current state of hardness is provided.

Bei einer bestimmten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, Abschnitte des Dispensierten Materials mit der lokalen Strahlungsquelle nicht, nur sehr gering, nur sehr kurz oder nur punktuell zu bestrahlen. Dadurch ist es möglich Stützstrukturen für ein 3D-Modell aus dem Photopolymer zu bilden und vor dem Härten mittels der Großraum-Strahlungsquelle wieder zu entfernen. Vorzugsweise kann in diesem Falle auch ein Laser als lokale bewegliche Strahlungsquelle oder zusätzlich zu der lokalen, beweglichen Strahlungsquelle vorgesehen sein. Im Gegensatz zum Lasersintern kann durch geringes Vorhärten eine später leicht zu entfernende Stützstruktur gebildet werden. In a specific embodiment of the invention, portions of the dispensed material with the local radiation source are not irradiated, only very slightly, only very briefly or only selectively. This makes it possible to form supporting structures for a 3D model from the photopolymer and to remove them again before hardening by means of the large-area radiation source. Preferably, in this case, a laser may be provided as a local movable radiation source or in addition to the local, movable radiation source. In contrast to laser sintering, a later easily removable support structure can be formed by low pre-hardening.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine schaltbare UV LED Matrix vorgesehen, welche so nah am Ausdruck geführt wird, dass „in proximity“ direkt gehärtet wird. Für die verschiedenen Druckbreiten werden unterschiedlich viele LEDs eingeschaltet werden. According to a further embodiment, a switchable UV LED matrix is provided, which is guided so close to the printout that "in proximity" is directly cured. Different numbers of LEDs will be switched on for the different print widths.

Vorzugsweise weist die 3D-Druckvorrichtung wenigstens eine Zufuhreinheit für Füllstoffe oder Farbstoffe auf. Nach einer Ausgestaltung werden die Füll- oder Farbstoffe vor dem Extrudieren in die Düse eingeleitet und mit dem Photopolymer vermischt. Gemäß einer anderen Ausgestaltung werden die Füll- oder Farbstoffe jedoch so in die Düse eingegeben und die Düse ist entsprechend ausgestaltet, dass die Füll- oder Farbstoffe lokal begrenzt in dem Extrudat angeordnet sind. Preferably, the 3D printing device has at least one feed unit for fillers or dyes. In one embodiment, the fillers or dyes are introduced into the die prior to extrusion and mixed with the photopolymer. However, according to another embodiment, the fillers or dyes are so entered into the nozzle and the nozzle is designed according to that the fillers or dyes are arranged locally limited in the extrudate.

Beispielsweise kann die Zufuhreinheit und die Düse der Druckvorrichtung dazu ausgebildet sein, im Inneren des dispensierten Materials einen Füllstoff anzuordnen, welcher von dem Photopolymer umgeben ist, wobei die Druckvorrichtung gleichzeitig dazu ausgebildet ist, in der Nähe der äußeren Mantelfläche des extrudierten Materials einen Farbstoffe einzubringen. Das Füllmaterial kann eine durchgehende Faser oder auch Partikel sein. Im Falle von Partikeln ist gemäß einer Ausführung vorgesehen diese Auszurichten und zu ordnen. For example, the supply unit and the nozzle of the printing device can be configured to arrange a filler in the interior of the dispensed material which is surrounded by the photopolymer, wherein the printing device is simultaneously designed to introduce a dye near the outer surface of the extruded material. The filler may be a continuous fiber or particles. In the case of particles, according to one embodiment, this is intended to be straightened out and arranged.

Durch die nicht-homogene Verteilung von Füll- und/oder Farbstoffen im Photopolymer ist es möglich, Materialien – wie zum Beispiel Farbstoffe oder Füllstoffe – einzusparen. Gleichzeitig wird die Bandbreite an möglichen Materialeigenschaften des dispensierten Materials durch die nicht homogene Verteilung von Füll- und/oder Farbstoffen im dispensierten Material erheblich vergrößert. Dies ist auch einer der Haupt-Vorteile gegenüber der Inkjet-Technologie. Due to the non-homogeneous distribution of fillers and / or dyes in the photopolymer, it is possible to save materials - such as dyes or fillers. At the same time, the range of possible material properties of the dispensed material is considerably increased by the non-homogeneous distribution of fillers and / or dyes in the dispensed material. This is also one of the main advantages over inkjet technology.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in das dispensierte Material Hohlräume eingebracht. Dies kann mit Hilfe eines oder mehrerer fester oder auch gesteuerter bzw. variabler Dorne erfolgen, welche in der Düse angeordnet sind. So kann beispielsweise ein Dorn vorgesehen sein, welcher ein- und ausklappbar ausgebildet ist und/oder seine Form verändern kann. According to a further embodiment, cavities are introduced into the dispensed material. This can be done with the help of one or more fixed or also controlled or variable mandrels which are arranged in the nozzle. Thus, for example, a mandrel may be provided, which is formed on and folded out and / or can change its shape.

Durch die Schaffung von Hohlräumen in einem 3-dimensionalen Modell können optischer Effekte erreicht, mechanischer Eigenschaften verbessert und kapillarer Eigenschaften für nachträgliches Befüllen mit Flüssigkeiten und Gasen erzeugt werden. By creating voids in a 3-dimensional model, optical effects can be achieved, mechanical properties improved, and capillary properties generated for subsequent filling with liquids and gases.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, Hohlräume durch das Einbringen von Gasen zu erzeugen. Auch das Einbringen von Gasen ist bevorzugt regelbar ausgebildet. According to another embodiment, it is provided to generate cavities by the introduction of gases. The introduction of gases is preferably formed adjustable.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Zufuhrvorrichtung so angeordnet und so ausgebildet, dass sie die Füll- und/oder Farbstoffe nach dem Dispensieren auf das dispensierte Material aufbringt oder in dieses injiziert. In jedem Fall ist die Zufuhrvorrichtung aber so ausgebildet, dass die Füll- oder Farbstoffe vor dem (vor)Härten mittels der lokalen Strahlungsquelle ein- bzw. aufgebracht werden. According to another embodiment, the delivery device is arranged and configured to apply or inject the fillers and / or dyes onto the dispensed material after dispensing. In any case, however, the feeding device is designed such that the fillers or dyes are applied or applied before (before) curing by means of the local radiation source.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die 3D-Druckvorrichtung über wenigstens zwei Druckköpfe, wobei der zweite Druckkopf so angeordnet und so gesteuert ist, dass er eine neue Schicht des Photopolymers auf die vorangehende Schicht druckt, während der erste Druckkopf noch die vorangehende Schicht druckt. Dies ist besonders gut mit einer 3D-Druckvorrichtung zu erreichen, bei der die Druckköpfe mittels Polarkoordinaten angesteuert werden. According to a preferred embodiment, the 3D printing device has at least two printheads, the second printhead being arranged and controlled to print a new layer of the photopolymer on the previous layer while the first printhead is still printing the previous layer. This is particularly good to achieve with a 3D printing device in which the printheads are controlled by polar coordinates.

Die 3D-Druckvorrichtung weist in diesem Falle vorzugsweise eine Grundplatte auf, auf der die 3-dimensionalen Modelle gedruckt werden, wenigstens einen Druckkopf, wenigstens zwei Antriebseinheiten zur Veränderung der Position des Druckkopfes in einer parallel zur Grundplatte verlaufenden Ebene, wobei die wenigstens eine Antriebseinheit ein parallel zur Grundplatte rotierbares Tragwerk antreibt, auf dem wenigstens 1 Druckkopf angeordnet ist, der mit Hilfe einer weiteren Antriebseinheit in der Rotationsebene des Tragwerks bewegbar ist. The 3D printing apparatus in this case preferably comprises a base plate on which the 3-dimensional models are printed, at least one print head, at least two drive units for changing the position of the print head in a plane parallel to the base plate, the at least one drive unit rotates parallel to the base plate rotatable structure on which at least 1 printhead is arranged, which is movable by means of another drive unit in the plane of rotation of the structure.

Ein Tragwerk nach dieser Anmeldung ist eine Vorrichtung, die einen Druckkopf trägt und kann beispielsweise als Arm oder Scheibe ausgeführt sein, welche an einer orthogonal zur Grundplatte verlaufenden Welle angeordnet ist. A structure according to this application is a device which carries a print head and can be embodied for example as an arm or disk, which is arranged on a shaft extending orthogonal to the base plate.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei Druckköpfe vorgesehen, welche bevorzugt separat voneinander bewegt werden können. Preferably, at least two print heads are provided, which can preferably be moved separately from each other.

Die wenigstens eine bewegliche lokale Strahlungsquelle ist bevorzugt so angeordnet und so gesteuert, dass sie vor dem Auftragen einer weiteren Schicht z.B. durch einen zweiten Druckkopf die vorangehende Schicht lokal härtet. Dabei kann die lokale Strahlungsquelle gemäß einer Ausführungsform fest mit dem Druckkopf verbunden sein bzw. es können die lokalen Druckköpfe fest mit den lokalen Strahlungsquellen verbunden sein. The at least one movable local radiation source is preferably arranged and controlled such that, before applying another layer, e.g. cured by a second printhead, the previous layer locally. In this case, according to one embodiment, the local radiation source can be firmly connected to the print head or the local print heads can be permanently connected to the local radiation sources.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die wenigsten eine lokale Strahlungsquelle aber auch unabhängig von dem Druckkopf oder den Druckköpfen bewegbar angeordnet sein. However, according to a further embodiment, the least one local radiation source can also be arranged to be movable independently of the print head or the print heads.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen 3D-Druckvorrichtung verfügt diese über einen Sensor, welcher so angeordnet und dazu ausgebildet ist, dass er nach der Härtung des Photopolymers mit der wenigstens einen lokalen beweglichen Strahlungsquelle und vor der Auftragung einer weitere Schicht mittels des gleichen oder eines zweiten Druckkopfes eine Messung der Unebenheit der Oberfläche durchführt. Dabei wird der Abstand der Schicht, auf die eine weitere Schicht aufgetragen werden soll, zum Druckkopf ermittelt. Ein solcher Sensor kann beispielsweise fest mit dem Druckkopf verbunden sein und in Bewegungsrichtung der Düse des Druckkopfes vorauseilen. Auf diese Art und Weise können die Ergebnisse der Messungen zur Anpassung der Dispensiergeschwindigkeit und/oder des Massestroms und/oder der Dauer und/oder Intensität der vor(Härtung) durch die lokale bewegliche Strahlungsquelle herangezogen werden. According to a further embodiment of the 3D printing device according to the invention, the latter has a sensor which is arranged and designed such that, after the curing of the photopolymer with the at least one local mobile radiation source and before the application of a further layer by means of the same or a second Printhead performs a measurement of the unevenness of the surface. In this case, the distance of the layer to which a further layer is to be applied to the printhead is determined. Such a sensor may for example be firmly connected to the printhead and lead in the direction of movement of the nozzle of the printhead. In this way, the results of the measurements for adjusting the dispensing speed and / or the mass flow and / or the duration and / or intensity of the before (hardening) by the local mobile radiation source can be used.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform verfügt die 3D-Druckvorrichtung über eine Großraum-Strahlungsquelle, welche dazu ausgebildet ist, ein Durchhärten des gesamten Modells zu bewirken. Eine Großraum-Härtung mittels einer Strahlungsquelle kann nach einer Ausführung simultan während des Druckens stattfinden. Nach einer zweiten Ausführung findet ein Härten durch ein intermittierendes Härten in gewissen Abschnitten (Unterbrechung des Druckes) statt. Gemäß einer weiteren Variante findet das Härten im Anschluss an den Druckvorgang statt (post curing). According to a further embodiment, the 3D printing device has a large-area radiation source, which is designed to effect a hardening of the entire model. A large-area curing by means of a radiation source can take place simultaneously during the printing after execution. According to a second embodiment, hardening takes place by intermittent hardening in certain sections (interruption of the pressure). According to another variant, the curing takes place after the printing process (post-curing).

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind aus den Figuren und nachfolgender Figurenbeschreibung zu entnehmen. Further advantageous embodiments can be taken from the figures and the following description of the figures.

Dabei zeigen: Showing:

1 eine seitliche Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen 3D-Druckvorrichtung, 1 a lateral cross-sectional view of the 3D printing device according to the invention,

2 eine Draufsicht auf ein Tragwerk, welches einen oder mehrere Druckköpfe trägt, 2 a top view of a structure which carries one or more print heads,

3 eine schematische Ansicht einer Druckkopf-Düse mit Zufuhrvorrichtungen Für Farb- und Füllstoffe, 3 a schematic view of a printhead nozzle with feeders for colorants and fillers,

4 eine schematische Darstellung der Regelung des Druckkopfes, 4 a schematic representation of the control of the print head,

5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung mit einem in das rotierbare Tragwerk integrierten rotierbaren Tragwerk, 5 a top view of an embodiment of the invention with a built-in rotatable structure rotatable structure,

6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei in das rotierbare Tragwerk integrierte rotierbare Tragwerke. 6 a plan view of an embodiment of the invention with two integrated into the rotatable structure rotatable structures.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen 3D-Druckvorrichtung 1. Dabei verfügt die 3D-Druckvorrichtung 1 über eine Grundplatte 6, auf welcher das 3-dimensionale Modell 5 gedruckt wird. 1 shows a preferred embodiment of the 3D printing device according to the invention 1 , It has the 3D printing device 1 over a base plate 6 on which the 3-dimensional model 5 is printed.

Der Druckkopf 3 ist an einem rotierbaren Tragwerk 2 angebracht. Dieses rotierbare Tragwerk 2 wird über eine Welle 7 von einer hier nicht dargestellten Antriebseinheit angetrieben. Mit Hilfe der Welle 7 ist das rotierbare Tragwerk gegenüber der Grundplatte 6 verschiebbar ausgebildet. The printhead 3 is on a rotatable structure 2 appropriate. This rotatable structure 2 is about a wave 7 driven by a drive unit, not shown here. With the help of the wave 7 is the rotatable structure opposite the base plate 6 slidably formed.

Der Druckkopf ist durch einen in radialer Richtung ausgebildeten Schlitz 8 (siehe 2) in dem rotierbaren Tragwerk geführt. The printhead is through a slot formed in the radial direction 8th (please refer 2 ) guided in the rotatable structure.

An dem Tragwerk ist eine nicht dargestellte Antriebseinheit angeordnet, durch welche der Druckkopf 3 in radialer Richtung R bewegbar ist. On the supporting structure, a drive unit, not shown, is arranged, through which the print head 3 in the radial direction R is movable.

Zu Beginn des Druckvorgangs nähert sich das Tragwerk der Grundplatte 6, sodass die Spitze des Druckkopfes 3 fast die Grundplatte 6 der 3D-Druckvorrichtung 1 berührt. Nun wird der Druckkopf entlang eines vorgegebenen Pfades in der parallel zur Grundplatte 6 ausgebildeten Ebene bewegt und Masse wird dispensiert. At the beginning of the printing process, the structure of the base plate approaches 6 so the tip of the printhead 3 almost the base plate 6 the 3D printing device 1 touched. Now the printhead along a predetermined path in the parallel to the base plate 6 trained level moves and mass is dispensed.

Der Pfad wird in dieser Ausführungsform in Polarkoordinaten ausgegeben. Das heißt, dass mit Hilfe des Winkels, um den die Welle 7 gedreht wird und mit Hilfe des Abstandes des Druckkopfes von der Welle 7 in radialer Richtung jeder gewünschte Punkt auf der Grundplatte angesteuert werden kann. Durch die lokale bewegliche UV-Strahlungsquelle 15 wird das dispensierte und auf der Grundplatte abgelegte Material sofort (vor)gehärtet. The path is output in polar coordinates in this embodiment. That is, with the help of the angle to which the shaft 7 is rotated and with the help of the distance of the print head from the shaft 7 in the radial direction, any desired point on the base plate can be controlled. Through the local moving UV radiation source 15 The dispensed and deposited on the base plate material is immediately (pre) hardened.

Mit jeder neuen gedruckten Schicht wird das rotierbare Tragwerk 2, der Druckkopf, und die Welle 7 ein Stück von der Grundplatte 6 entfernt. Hierdurch wächst das Modell 5. Spätestens am Ende des Druckvorgangs, aber gemäß anderer Ausführungsformen auch während zeitlichen Abschnitten des Druckvorgangs oder während des gesamten Druckvorgangs sind die Großraum Strahlungsquellen 14 eingeschaltet. Sie sind dazu ausgebildet, das Modell vollständig zu härten. Eine hier nicht dargestellt Steuerung der Großraum-Strahlungsquelle steuert die Intensität und/oder Dauer der Strahlung in Abhängigkeit von dem Modell 5 bzw. in Abhängigkeit des für das Modell gewählten Materials und/oder in Abhängigkeit von der Dicke des Materials im Modell 5. Each new printed layer becomes the rotatable structure 2 , the printhead, and the shaft 7 a piece of the base plate 6 away. This grows the model 5 , At the latest at the end of the printing process, but according to other embodiments, even during periods of printing or during the entire printing process, the large area radiation sources 14 switched on. They are designed to fully cure the model. A control of the large-area radiation source, not shown here, controls the intensity and / or duration of the radiation as a function of the model 5 or depending on the material chosen for the model and / or depending on the thickness of the material in the model 5 ,

Gemäß einer hier nicht dargestellten Ausführung ist der Drucktisch bei der Großraumbestrahlung zusätzlich noch dazu ausgebildet zu rotieren, bzw. auch der „Strahlungs-Käfig“ kann ausgebildet sein, um das Objekt zu rotieren. Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Großraum-Strahlungsquelle dazu ausgebildet, eine scannende (vertikale) Fahrt durchführen zu können. According to an embodiment not shown here, the printing table in the large-area irradiation is additionally designed to rotate, or else the "radiation cage" can be designed to rotate the object. According to a further embodiment, the large-area radiation source is designed to be able to carry out a scanning (vertical) travel.

2 zeigt eine Draufsicht auf das rotierbare Tragwerk 2. In dem rotierbaren Tragwerk 2 ist ein radial ausgerichteter Schlitz 8 angeordnet, durch welchen der Druckkopf 3 geführt ist. Die Antriebseinheit zur Bewegung des Druckkopfes 3 in eine radiale Richtung ist auf dem Tragwerk 2 angeordnet. 2 shows a plan view of the rotatable structure 2 , In the rotatable structure 2 is a radially aligned slot 8th arranged, through which the printhead 3 is guided. The drive unit for moving the print head 3 in a radial direction is on the structure 2 arranged.

3 zeigt einzelne Details eines besonders bevorzugten Druckkopfes 3. Dieser besonders bevorzugte Druckkopf 3 ist verbunden mit einem Reservoir 9 für einen Photopolymer, ein Reservoir 10 für einen Füllstoff und eine Reservoir 16 für einen Farbstoff. 3 shows individual details of a particularly preferred printhead 3 , This most preferred printhead 3 is connected to a reservoir 9 for a photopolymer, a reservoir 10 for a filler and a reservoir 16 for a dye.

Über die Zufuhreinheiten 15 gelangen die Farb- und Füllstoffe mit dem Photopolymer zusammen und werden gemeinsam mit dem Photopolymer dispensiert. Um die Spitze des Druckkopfes 3 herum ist eine lokale, bewegliche Strahlungsquelle angeordnet. Um zu verhindern, dass das dispensierte Material schon beim Verlassen der Spitze des Druckkopfes und noch bevor es auf der Grundfläche 6 oder auf der vorangehenden Schicht des Modells 5 abgelegt worden ist härtet, wird eine direkte Bestrahlung des Austritts des Photopolymers aus dem Druckkopf 3 durch eine Blende 20 verhindert. About the delivery units 15 The colorants and fillers come together with the photopolymer and are dispensed together with the photopolymer. To the top of the printhead 3 Around a local, movable radiation source is arranged. To prevent the dispensed material from even leaving the top of the printhead and even before it on the base 6 or on the previous layer of the model 5 is cured, direct irradiation of the exit of the photopolymer from the printhead 3 through a panel 20 prevented.

Der Druckkopf 3 ist nach dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass die Füllstoffe im Inneren des dispensierten Materials eingeschlossen werden, ohne sich mit dem Photopolymer komplett zu vermischen. Die Farbstoffe werden bei dieser Anordnung des Druckkopfs so in das Photopolymer eingebracht, dass es zu einer Vermischung kommt und das dispensierte Material eine einheitliche Farbe aufweist. The printhead 3 According to this embodiment, it is designed such that the fillers are enclosed in the interior of the dispensed material without completely mixing with the photopolymer. The dyes are introduced in this arrangement of the printhead in the photopolymer so that it comes to a mixing and the dispensed material has a uniform color.

Der Druckkopf weist zudem hier nicht dargestellte Stelleinrichtungen auf, mit denen die Massen- bzw. Volumenströme des Photopolymers sowie der Füll- und Farbstoffe separat voneinander gesteuert werden können. Vorzugsweise sind ebenfalls Sensoren zur Erfassung des Massestroms des Photopolymers und/oder der Füll- und/oder Farbstoffe vorgesehen. The printhead also has here not shown adjusting devices with which the mass or volume flows of the photopolymer and the fillers and dyes can be controlled separately. Preferably, sensors are also provided for detecting the mass flow of the photopolymer and / or the fillers and / or dyes.

4 zeigt eine schematische Darstellung der Regelung des Druckkopfes nach einer Ausführungsform. Aus dem Reservoir 9 für das Photopolymer gelangt das Photopolymer über eine Zufuhrvorrichtung 15 zu einem Druckkopf 3. Dieser Druckkopf verfügt über einen Sensor 19 zur Erfassung des Masse- bzw. Volumenstroms. Die hier ermittelten Daten werden an einen PC 17 übertragen, welcher den Ist-Volumenstrom mit einem Soll-Volumenstrom vergleicht und Steuersignale an ein Stellglied 18 zur Anpassung des Düsenquerschnitts durchgibt. Durch die Anpassung des Düsenquerschnitts wird der Massen- bzw. Volumenstrom angepasst. Die über den Volumenstrom-Sensor 19 ermittelten Werte werden in dem Computer auch dazu verwendet, die Intensität und/oder Dauer der lokalen, beweglichen UV-Strahlungsquelle anzupassen. 4 shows a schematic representation of the control of the printhead according to an embodiment. From the reservoir 9 for the photopolymer, the photopolymer passes through a feed device 15 to a printhead 3 , This printhead has a sensor 19 for detecting the mass or volume flow. The data determined here are sent to a PC 17 transmit, which compares the actual volume flow with a desired volume flow and control signals to an actuator 18 for adjusting the nozzle cross section passes. By adjusting the nozzle cross-section of the mass or volume flow is adjusted. The over the volume flow sensor 19 values determined are also used in the computer to adjust the intensity and / or duration of the local, movable UV radiation source.

Hier nicht dargestellt kann auch noch ein Sensor zur Erfassung der Unebenheit der Grundplatte und/oder der Schicht, auf die gedruckt werden soll vorgesehen sein. In diesem Fall werden die Ergebnisse des Abstandes zwischen dem Druckkopf und der zu bedruckenden Oberfläche zur Steuerung des Düsenquerschnittes und/oder zur Steuerung der Intensität und/oder Bestrahlungsdauer durch die lokale Strahlungsquelle herangezogen. Not shown here may also be provided a sensor for detecting the unevenness of the base plate and / or the layer to be printed on. In this case, the results of the distance between the print head and the surface to be printed are used to control the nozzle cross-section and / or to control the intensity and / or irradiation duration by the local radiation source.

5 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung mit einem rotierbaren Tragwerk 2. In dem Tragwerk 2 ist ein zweites Tragwerk (hier als Scheibe ausgebildet) 12 rotierbar gelagert (Azimut). Beide Tragwerke sind gemäß einer Ausführungsform mit Antriebseinheiten verbunden und frei beweglich. Am Rand des zweiten Tragwerks 12 oder in der Nähe des Randes befindet sich eine Aussparung 13, durch die der hier nicht dargestellt Druckkopf 3 der 3D-Druckvorrichtung 1 geführt ist. 5 shows a plan view of an embodiment of the invention with a rotatable structure 2 , In the structure 2 is a second structure (here designed as a disc) 12 rotatably mounted (azimuth). Both structures are connected according to one embodiment with drive units and freely movable. At the edge of the second structure 12 or near the edge there is a recess 13 through which the printhead not shown here 3 the 3D printing device 1 is guided.

Der Abstand zwischen der hier nicht dargestellten Grundplatte 6 und dem Druckkopf 3 kann bei dieser Ausführungsform auch durch Bewegung der Grundplatte 6 in einer orthogonal zur Grundplatte 6 verlaufenden Richtung erfolgen. Um den Druckkopf herum ist eine lokale Strahlungsquelle 4 angeordnet. Seitlich der Grundplatte sind zwei Großraum-Strahlungsquellen 14 angeordnet, welche ein Aushärten des gesamten Modells 5 bewirken können. The distance between the base plate, not shown here 6 and the printhead 3 can in this embodiment also by movement of the base plate 6 in an orthogonal to the base plate 6 running direction. Around the printhead is a local radiation source 4 arranged. Side of the base plate are two large-area radiation sources 14 arranged, which is a curing of the entire model 5 can effect.

6 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit zwei in dem rotierbaren Tragwerk 2 integrierte rotierbare Tragwerke 12. Das hier dargestellte rotierbare Tragwerk 2 ist bevorzugt an einer hier nicht dargestellten Welle 7 befestigt, welche ihrerseits von einer Antriebseinheit bewegt wird. Auf dem Tragwerk 2 sind zwei hier nicht dargestellt Antriebseinheiten angeordnet, welche dazu ausgebildet sind, die beiden Tragwerke 12 unabhängig voneinander zu bewegen. Auf den rotierbaren Tragwerken 12 ist jeweils ein Druckkopf 3 angeordnet, welcher durch eine Aussparung 13 durch die Tragwerke 12 geführt ist. Mit Hilfe dieser Anordnung kann eine Ansteuerung und Positionierung der beiden Druckköpfe 3 in einer parallel zu eine Grundplatte 6 verlaufenden Ebene erfolgen. 6 shows a plan view of another embodiment of the invention with two in the rotatable structure 2 integrated rotatable structures 12 , The rotatable structure shown here 2 is preferred on a shaft, not shown here 7 attached, which in turn is moved by a drive unit. On the structure 2 two drive units not shown here are arranged, which are designed to support the two structures 12 to move independently. On the rotatable structures 12 is a printhead 3 arranged, which through a recess 13 through the structures 12 is guided. With the help of this arrangement, a control and positioning of the two printheads 3 in a parallel to a base plate 6 running level.

Über die beschriebene Welle 7 kann der Abstand zwischen der Grundplatte 6 und den Druckköpfen 3 variiert werden. Da die Radien der Tragwerke 12 (hier als Scheiben ausgebildet) nicht bis zur Drehachse des Tragwerks 2 reichen, ist bei dieser Ausführungsform eine S-förmige Druckkopf-Düse bzw. ein Druckkopf-Ansatzstück notwendig, um auch direkt unterhalb der Drehachse des Tragwerks 2 einen Materialauftragung bewirken zu können. Nach der Materialauftragung wird der Photopolymer mit Hilfe der lokalen beweglichen Strahlungsquellen 13 (vor)gehärtet. Nach Fertigstellung des Modells 5 werden die 3 Großraum Strahlungsquellen 14 angeschaltet und bewirken ein vollständiges Härten des Photopolymers. About the described wave 7 can the distance between the base plate 6 and the printheads 3 be varied. Because the radii of the structures 12 (designed here as discs) not up to the axis of rotation of the structure 2 range, in this embodiment, an S-shaped printhead nozzle or a printhead extension is necessary to also directly below the axis of rotation of the structure 2 to effect a material application. After application of the material, the photopolymer is processed using the local mobile radiation sources 13 cured (pre). After completion of the model 5 become the 3 large-capacity radiation sources 14 turned on and cause a complete curing of the photopolymer.

Claims

Method for producing a 3-dimensional model ( 5 ) by applying a photopolymer in layers, comprising the steps of: - continuously dispensing a photopolymer by means of a movable printhead ( 3 ), - Hardening of the dispensed photopolymer by means of a mobile local radiation source ( 4 ).

Method for producing 3-dimensional models ( 5 ) according to claim 1, characterized in that a post-curing of the entire model ( 5 ) by means of a large-area radiation source ( 14 ) he follows.

Method for producing 3-dimensional models ( 5 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in the photopolymer before or after the extrusion but before curing by means of the movable local radiation source ( 4 ) Fillers and / or dyes are introduced.

Method for producing 3-dimensional models ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the fillers and / or dyes are arranged distributed in relation to the cross-section of the dispensed material only in partial areas of the dispensed material and not homogeneously over the entire cross section of the dispensed material.

Method for producing 3-dimensional models according to one of the preceding claims, characterized in that the local radiation source ( 4 ) via means for limiting the light beam ( 20 ) or to focus.

Method for producing 3-dimensional models ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that after hardening by means of the local radiation source ( 4 ) and before applying another layer the unevenness of the surface on which the next layer is to be printed is detected by means of a sensor and this value for controlling the extrusion speed at the application of the next layer or for controlling the movement of the printhead ( 3 ) is used.

Method for producing 3-dimensional models ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the printing operation is carried out under oxygen reduced atmosphere.

Method for producing 3-dimensional models according to one of the preceding claims, characterized in that a flow measurement takes place in the closed loop during printing.

3D printing device ( 1 ) with a print head ( 3 ), which is intended to continuously dispense photopolymers, a mobile local radiation source ( 4 ) which is designed and arranged to locally at least partially cure the dispensed photopolymer.

3D printing device ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the 3D printing device via a supply unit ( 15 ) for fillers and / or dyes, which fillers and / or dyes before or after dispensing, however, before local hardening by means of the mobile radiation source ( 4 ) is introduced into the photopolymer.

Printing device ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the printing device ( 1 ) is designed to introduce the fillers and / or dyes based on the cross section of the dispensed material only in partial areas of the dispensed material and not distributed homogeneously over the entire cross section of the dispensed material.

3D printing device ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the printing device has at least two print heads ( 3 ), the second printhead being arranged and controlled to print a new layer of the photopolymer on the preceding layer while the first printhead is still printing the preceding layer.

3D printing device ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the movable local radiation source ( 4 ) is arranged and controlled so that, before the application of a layer by the second print head ( 3 ) locally hardens the preceding layer.

3D printing device ( 1 ) according to one of claims 10 to 13, characterized in that the 3D printing device has a sensor which is arranged and adapted to be connected to the local mobile radiation source after curing of the photopolymer ( 4 ) and before application of another layer by means of the same or a second print head ( 3 ) performs a measurement of the unevenness of the surface to which a further layer is to be applied.

3D printing device ( 1 ) according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the 3D printing device via a large-area radiation source ( 14 ), which is designed to harden the entire model ( 5 ) to effect.