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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen Patentanmeldung
60/891,352 mit dem Titel „Rapid Build Box for a Three Dimensional Printer”,
eingereicht am 23. Februar 2007. Diese Anmeldung beansprucht den
Vorteil der vorläufigen Patentanmeldung 60/891,336 mit
dem Titel „Replaceable Build Box for a Three Dimensional
Printer”, eingereicht am 23. Februar 2007.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dreidimensionalen Drucker,
insbesondere auf einen austauschbaren Fertigungsbehälter
für einen dreidimensionalen Drucker.
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2. HINTERGRUNDINFORMATION
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Dreidimensionales
Drucken (3D-Drucken) ist ein Teilgebiet der Rapid-Prototyping-Technologie,
die teilweise am Massachusetts Institute of Technology (MIT) zur
schnellen und flexiblen Herstellung von Prototyp-Teilen, Endbenutzungsteilen
und Werkzeugen direkt aus einem CAD-Modell entwickelt wurde. Dreidimensionales
Drucken, oder 3D-Drucken, weist eine zuvor ungekannte Flexibilität
auf. Es kann Teile jeglicher Geometrie und aus jedem Material, einschließlich
Keramik, Metalle, Polymere und Verbundstoffe, erzeugen. Ferner kann
es eine lokale Steuerung der Materialzusammensetzung, Mikrostruktur und
Oberflächentextur ausüben. 3D-Drucker sind im allgemeinen
schneller, günstiger und leichter zu benutzen als andere
Rapid-Prototyping-Technologien. Diese Technologie wird kommerziell
durch das Unternehmen ExOne Company vermarktet.
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Dreidimensionales
Drucken funktioniert durch das Fertigen von Teilen in Schichten.
Aus einem Computer-(CAD)Modell des gewünschten Teils bezieht
ein Slicing-Algorithmus detaillierte Information für jede
Schicht. Jede Schicht beginnt mit einer dünnen Verteilung
von Pulver, das über die Oberfläche eines Pulverbetts
verteilt ist, wie etwa Goldpulver für Zahnkronen. Unter
Verwendung einer Technologie analog zum Tintenstrahldrucken fügt
ein Bindematerial wahlweise Partikel zusammen, wo das Objekt ausgebildet
werden soll. Ein Kolben, der das Pulverbett und das entstehende
Teil innerhalb eines Fertigungsbehälters trägt
bzw. hält, senkt sich ab, so dass die nächste
Pulverschicht verteilt und wahlweise zusammengefügt werden
kann. Dieser Schicht-auf-Schicht-Vorgang wiederholt sich, bis das Teil
innerhalb des Fertigungsbehälters vervollständigt
ist. Nach einer Wärmebehandlung wird ungebundenes Pulver
entfernt, wobei das (halb-) erzeugte Bauteil, das innerhalb dieser
Anmeldung auch als grünes Teil bezeichnet wird, zurückbleibt.
Die Folge von Arbeitsvorgängen ist schematisch in 1 abgebildet.
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Der
dreidimensionale Druckprozess kombiniert Pulver und Bindemittel
mit zuvor ungekannter geometrischer Flexibilität. Die Unterstützung,
die von dem Pulverbett gewährt wird, bedeutet, dass Überhänge,
Unterschnitte und Hohlräume erzeugt werden können
(solange ein Loch existiert, durch dass das lose Pulver austreten
kann). Dreidimensionales Drucken kann jedes Material ausbilden,
das als Pulver erhältlich ist. Dies umfasst fast jedes
Material. Ferner kann 3D-Drucken, weil verschiedene Materialien
von verschiedenen Druckköpfen abgegeben werden können,
eine Steuerung über lokale Materialzusammensetzungen ausüben.
Material kann in einem flüssigen Träger vorliegen oder
als geschmolzene Materie angewendet werden. Die richtige Plazierung
von Tröpfchen kann verwendet werden, um Oberflächen
von gesteuerter Textur zu erzeugen und die interne Mikrostruktur
des gedruckten Teils zu steuern.
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Der
dreidimensionale Druckvorgang übertrifft konventionelle
Pulververarbeitung, denn während die dreidimensionalen
Druckkomponenten der Leistung von konventionellen Verfahren gleichkommen,
bestehen beim dreidimensionalen Drucker keine Werkzeug- oder Geometriebeschränkungen.
Wegen seiner großen Flexibilität im Umgang mit
einem weiten Bereich von Materialien und wegen der einzigartigen
Fähigkeit zur lokalen Anpassung der Materialzusammensetzung
bietet dreidimensionales Drucken ein Potential für die
direkte Herstellung struktureller Komponenten mit einzigartigen
Mikrostrukturen und Eigenschaften. Dreidimensionales Drucken kann auch
ohne weiteres in der Produktionsrate skaliert werden, indem Multiple-Nozzle-Technologie
verwendet wird, die kommerziell zum Drucken von Bildern auf Papier
entwickelt wurde.
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Der
Rapid-Prototyping-3D-Druckvorgang ist in größerem
Detail in den US-Patenten Sachs et al
US-Patent
Nr. 5,204,055 (erteilt am 20. April 1993), Cima et al.
US-Patent Nr. 5,387,380 (erteilt
am 7. Februar 2995) und Sachs
US-Patent
Nr. 6,036,777 (erteilt am 14. März 2000) beschrieben,
welche hierin als Referenz aufgenommen werden. Es wird außerdem
auf
US-Patente Nr. 5,340,656 und
5,387,380 verwiesen, die
hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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Abhängig
von der beabsichtigten Verwendung des Erzeugnisses, ist das dreidimensionale
gedruckte Erzeugnis im allgemeinen eine poröse oder Struktur
mit geringer Dichte und kann es anschließend mit einem
passenden Infiltrat infiltriert werden, wie etwa einem Polymer oder
einem Metall, das eine Liquidustemperatur von weniger als derjenigen
des dreidimensionalen gedruckten Erzeugnisses aufweist, welches
hineinbewegt werden kann. Das poröse Erzeugnis, das mit
anderem Material infiltriert wird, wie etwa einem Metall von geringer Schmelztemperatur,
führt zu einem vollständig dichten Erzeugnis mit
gewünschten Eigenschaften.
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Das
Unternehmen ExOne hat den dreidimensionalen Druckvorgang zur schnellen
Ausbildung von Zahnkronen verwendet. Zahnkronen sind Strukturen,
typischerweise aus Metall, wie z. B. Gold, welche auf den vorbereiteten
Zahn des Patienten passen, welcher die Grundlage für eine
Brücke oder ähnliche Zahnstruktur bilden kann.
Es ist nicht ungewöhnlich, dass das Material in verschiedenen
Produktlinien geändert wird. Beispielsweise können
verschiedene Benutzer bei Zahnkomponenten ein anderes Material wählen.
Das Auswechseln des Materials ist ein arbeitsintensiver Vorgang,
da der Fertigungsbehälter gründlich gereinigt
werden muss.
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Zusätzlich
zu den Arbeitskosten und verlorener Produktionszeit besteht ein
Materialverlust, der mit dem Rest in Verbindung steht, der während
eines Materialwechsels entfernt wird. Mit bestimmten Materialien,
wie etwa Goldpulver, ist der Restverlust so kritisch, dass der Stoff,
der zum Auswischen des Fertigungsbehälters verwendet wird,
in einem Prozess verarbeitet wird, der versucht, den Rest zurückzugewinnen.
Dieser Rückgewinnungsschritt kann ökonomisch sein
und den Verlust des Restprodukts reduzieren, jedoch stellt er auch
zusätzliche Kosten für den Systembetrieb dar.
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Zusätzlich
zu den oben beschriebenen Kosten besteht ein Sicherheitsproblem
an Orten, die nicht kontinuierlich betrieben werden. Gegenwärtig muss
der gesamte dreidimensionale Drucker an einem sicheren Ort aufbewahrt
werden, um das wertvolle Material zu schützen, das innerhalb
des Fertigungsbehälters zurückbleiben kann (beispielsweise mehrere
Gramm Goldpulver).
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Es
besteht ein Bedarf, den Mängeln herkömmlicher
dreidimensionaler Drucker zu begegnen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert einen
entfernbaren Fertigungsbehälter für einen dreidimensionalen
Drucker, der eine Fertigungsbehälterwanne, die eine Fertigungskammer zum
Aufbau von Teilen definiert, wobei die Fertigungskammer untere Kolbenanschläge
aufweist, wobei ein Fertigungskammerkolben, der mit der Fertigungskammer
gleitfähig in Eingriff steht und wahlweise mit den Kolbenanschlägen
der Fertigungskammer an einer untersten Position des Kolbens in
Eingriff bringbar ist; und eine Schnellverbindungskupplung zwischen
dem Fertigungskammerkolben und einem Fertigungskammer-z-Achsen-Aktuator
aufweist, der konfiguriert ist, um den Fertigungskammerkolben zu bewegen,
wenn er damit verbunden ist, wobei die Fertigungsbehälterwanne
leicht von dem dreidimensionalen Drucker entfernt werden kann.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert einen
entfernbaren Fertigungsbehälter für einen dreidimensionalen
Drucker, umfassend eine Fertigungsbehälterwanne, die eine
Materialzuführungskammer zur Versorgung einer Fertigungskammer
mit Pulvermaterial definiert, wobei die Zuführungskammer
untere Kolbenanschläge aufweist, einen Zuführungskammerkolben,
der mit der Zuführungskammer gleitfähig in Eingriff
steht und wahlweise mit den Kolbenanschlägen der Zuführungskammer
an einer niedrigsten Position des Kolbens in Eingriff bringbar ist;
und eine Schnellverbindungskupplung zwischen dem Zuführungskammerkolben
und einem Zuführungskammer-z-Achsen-Aktuator, der konfiguriert
ist, um den Zuführungskammerkolben zu bewegen, wenn er
damit verbunden ist, wobei die Fertigungsbehälterwanne
von dem dreidimensionalen Drucker leicht entfernt werden kann.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert einen
entfernbaren Fertigungsbehälter für einen dreidimensionalen
Drucker, umfassend eine Fertigungsbehälterwanne, die eine
Fertigungskammer zur Teilherstellung und eine Materialzuführungskammer
zur Versorgung der Fertigungskammer mit Pulvermaterial definiert,
wobei die Fertigungskammer untere Kolbenanschläge und die
Zuführungskammer untere Kolbenanschläge aufweist,
einen Fertigungskammerkolben, der mit der Fertigungskammer gleitfähig
in Eingriff steht und wahlweise mit den Kolbenanschlägen
der Fertigungskammer an einer niedrigsten Position des Fertigungskammerkolbens
in Eingriff bringbar ist, einen Zuführungskammerkolben,
der mit der Zuführungskammer gleitfähig in Eingriff
steht und wahlweise mit den Kolbenanschlägen der Zuführungskammer
an einer niedrigsten Position des Zuführungskammerkolbens
in Eingriff bringbar ist, eine Schnellverbindungskupplung zwischen
dem Fertigungskammerkolben und einem Fertigungskammer-z-Achsen-Aktuator,
der konfiguriert ist, um den Fertigungskammerkolben zu bewegen,
wenn er damit verbunden ist, und eine Schnellverbindungskopplung
zwischen dem Zuführungskammerkolben und einen Zuführungskammer-z-Achsen-Aktuator,
der konfiguriert ist, den Zuführungskammerkolben zu bewegen,
wenn er damit verbunden ist, wobei die Fertigungsbehälterwanne
von dem dreidimensionalen Drucker leicht entfernt werden kann.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert eine
Fertigungsbehälterzuführungskammer-schnellfüll-
und -lagereinheit zum Bereitstellen und Lager von Material für
und von einer Zuführungskammer des Fertigungsbehälters
eines dreidimensionalen Druckers. Die Einheit weist ein Zuführungsbehälterelement
auf, das eine Lagerkammer, die oben offen und unten offen ist, definiert,
wobei das Zuführungsbehälterelement Ausrichtungselemente
zum Ausrichten der Lagerkammer vertikal oberhalb der Zuführungskammer
aufweist. Die Einheit weist wenigstens einen sich mit einem Kolben verbindenden
Riegel auf, der mit dem Zuführungsbehälter gekoppelt
und konfiguriert ist, um sich wahlweise innerhalb der Lagerkammer
zu erstrecken, um wahlweise mit einem Zuführungskammerkolben
in Eingriff zu treten, der innerhalb der Lagerkammer aufnehmbar
ist. Die Einheit weist einen Aktuator, der mit jedem Riegel zum
Bewegen des Riegels zwischen den Positionen mit Eingriff und ohne
Eingriff des Kolbens gekoppelt ist, und einen Deckel auf, der mit
dem Zuführungsbehälter entfernbar gekoppelt und
konfiguriert ist, um wahlweise die obere Öffnung der Lagerkammer
zu bedecken.
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Diese
und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der kurzen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung
mit den Zeichnungen ersichtlich, in denen durchgehend gleiche Bezugsziffern
gleiche Elemente repräsentieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines konventionellen 3D-Druckvorgangs;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines dreidimensionalen Druckers mit
einem entfernbaren Fertigungsbehälter gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des entfernbaren Fertigungsbehälters
von 2 gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsansicht des entfernbaren Fertigungsbehälters
von 3;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Zuführungsbehälters
der Fertigungsbehälterschnellfüll- und -lagereinheit
von 2 von oben;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Zuführungsbehälters
der Fertigungsbehälterschnellfüll- und -lagereinheit
von 2 von unten;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kolbeneingreifriegels der Fertigungsbehälterzuführungskammerschnellfüll-
und -lagereinheit von 2;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines Riegeldrehgriffs der Fertigungsbehälterzuführungskammerschnellfüll-
und -lagereinheit von 2; und
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9 ist
eine perspektivische Ansicht eines entfernbaren, abdichtbaren Deckels
der Fertigungsbehälterzuführungskammerschnellfüll- und
-lagereinheit von 2.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines dreidimensionalen Druckers 5 mit
einem entfernbaren Fertigungsbehälter 10 gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Details des dreidimensionalen
Druckers 5 außerhalb des hier beschriebenen entfernbaren
Fertigungsbehälters 10 sind in der Technik bekannt,
und solche Drucker 5 sind von dem Unternehmen ExOne kommerziell
erhältlich. Diese Details werden hierin nicht wiederholt.
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2 stellt
außerdem eine Schnellzuführungskammer dar, und
eine Lagereinheit 70 wird in 2 dargestellt,
und dies stellt keinen Teil dieser Erfindung dar außer
der Darstellung, dass der Fertigungsbehälter 10 sich
mit anderen Betriebseinbauten verbinden oder diese beherbergen wird.
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3 und 4 sind
bessere Darstellungen des entfernbaren Fertigungsbehälters 10 für
den dreidimensionalen Drucker 5. Der Fertigungsbehälter 10 weist
eine Fertigungsbehälterwanne 12 auf, die eine
Fertigungskammer 16 zum Aufbau von Teilen, und eine Materialzuführungskammer 14 zum
Versorgen der Fertigungskammer 16 mit Pulvermaterial definiert,
wobei die Fertigungskammer wie gezeigt untere Kolbenanschläge 17 aufweist
und die Zuführungskammer untere Kolbenanschläge 15 aufweist. Die
Ablage 12 kann aus jedem passenden Material gebildet werden,
das nicht das Material beeinträchtigt, das bei den Druckvorgängen
verwendet wird.
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Wie
in 3 gezeigt, befinden sich auf der Fertigungsbehälterwanne 12 Handbefestigungskupplungen
in der Form von Rändelschrauben 18 zum schnellen
Befestigen der Fertigungsbehälterwanne 12 auf
einer Basis 20 des dreidimensionalen Druckers 5.
Die Basis weist geklebte (taped) oder mit Gewinde versehene Löcher
zum Aufnehmen der Schrauben 18 auf. Die Handbefestigungskupplungen können
andere von Hand betätigte Anbauteile sein, die eine Schnellbefestigung
erlauben, wie etwa Gleitklinken (sliding latches) oder „rotting
latches”.
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Unter
Bezugnahme auf die beiden 3 und 4 ist
ein Fertigungskammerkolben 24 mit der Fertigungskammer 16 gleitfähig
in Eingriff und wahlweise mit den Kolbenanschlägen 17 der
Fertigungskammer 16 an der untersten Position des Fertigungskammerkolbens 16 in
Eingriff bringbar. Anders ausgedrückt wird der Fertigungskammerkolben
auf den Anschlägen 17 in der untersten Position
ruhen. Der Kolben 24 weist Dichtungen auf, die sich wie
gezeigt mit der Fertigungskammer 16 in Eingriff stehen,
um zu verhindern, dass sich Material an dem Kolben 24 vorbei
bewegt. Der Kolben 24 weist an einem untersten Abschnitt
desselben ferner eine Eisenplatte auf.
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Analog
zu dem Fertigungskammerkolben 24 steht ein Zuführungskammerkolben 22 mit
der Zuführungskammer 14 gleitfähig in
Eingriff und ist er mit den Kolbenanschlägen 15 der
Zuführungskammer 14 an einer untersten Position
des Zuführungskammerkolbens 22 in Eingriff bringbar.
Anders ausgedrückt, wird der Zuführungskammerkolben 22 auf den
Anschlägen 15 in der untersten Position ruhen. Der
Kolben 22 weist außerdem Dichtungen auf, die, wie
gezeigt, mit der Zuführungskammer 14 in Eingriff stehen,
um zu verhindern, dass sich Material an dem Kolben 22 vorbei
bewegt. Der Kolben 22 weist an einem untersten Abschnitt
desselben ferner eine Eisenplatte auf.
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Um
dem entfernbaren Fertigungsbehälter 12 der vorliegenden
Erfindung zu ermöglichen, ist eine Schnellverbindungskupplung
zwischen dem Fertigungskammerkolben 24 und einem Fertigungskammer-z-Achsen-Aktuator
(der einen linearen Aktuator 26 und eine Antriebsstange 28 aufweist)
vorgesehen, der konfiguriert ist, den Fertigungskammerkolben 24 zu
bewegen, wenn er mit diesem verbunden wird; und ist eine Schnellverbindungskupplung
zwischen dem Zuführungskammerkolben 22 und einem
Zuführungskammer-z-Achsen-Aktuator (der ebenfalls einen
linearen Aktuator 26 und eine Antriebsstange 28 aufweist)
vorgesehen, der konfiguriert ist, um den Zuführungskammerkolben 22 zu
bewegen, wenn er mit diesem verbunden wird. Mit dieser Konstruktion
kann die Errrichtungsbehälterablage 12 von dem
dreidimensionalen Drucker 5 leicht entfernt werden.
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Jede
Schnellverbindungskupplung ist aus einem Elektromagneten 30 an
dem Ende der zugehörigen Stange 28 ausgebildet
und gestaltet, um mit der Eisenplatte der Kolben 22 und 24 wahlweise
in Eingriff oder außer Eingriff zu treten. Andere Schnellverbindungen
sind möglich, jedoch stellt dieser Typ eine Verbindung
ohne Erschütterung dar, die von oben ermöglicht
werden kann. Angemessene Steuerungen zum Ein- und Abschalten der
Elektromagneten können in Griffnähe des Bedieners
des Gerätes 5 vorgesehen sein. Mit der Verwendung
von Elektromagneten 30 können, wie gezeigt, Kühlkörper
zwischen den linearen Aktuatoren und den Elektromagneten 30 vorgesehen
sein. Zusätzlich zu Kühlkörpern kann
ein Lüfter implementiert werden, um Wärmestau
zu vermeiden.
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Die
gezeigte elektromagnetische Kupplung arbeitet effektiv, wenn nicht-magnetische
Materialien für die Druckausbildung verwendet werden. Falls
magnetische Materialien verwendet werden, sollte eine andere Kupplungsverbindung
für das schnelle Entkoppeln verwendet werden, oder es sollte
angemessenes Abschirmen zwischen dem Magneten und dem Material,
das von dem Kolben bewegt wird, hinzugefügt werden, wie
etwa weit von der gegenüberliegenden Seite der Kolben 22 und 24 entfernt
es Beabstanden der Kopplung und Modifizieren der Ablage 12,
um eine solche erweiterte Kupplung zu beherbergen (weil die Ablage 12 eine
freie Trag- bzw. Haltestruktur ist und nicht auf Elementen der Kolben 22 und 24 gestützt
werden kann, oder das Material innerhalb der Kammern 14 und 16 könnte
unbeabsichtigt aus den Kammern treten, während die entfernbare
Ablage gelagert wird). In Folge dessen wird die gezeigte elektromagnetische
Kupplung für nicht-magnetische Materialien, wie etwa Gold,
als ausgesprochen gut funktionierend angesehen.
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Wie
gezeigt, sind der Zuführungskammerkolben 22 und
der Fertigungskammerkolben 24 konfiguriert, um sich in
die und aus der Zuführungskammer 14 und Fertigungskammer 16 jeweils
durch eine obere Öffnung derselben zu bewegen. Für
die Fertigungskammer ermöglicht dies ein Verfahren zum Entfernen
des ausgebildeten Teils und des Stützmaterials zum anfänglichen
Härten. Der Zuführungskammer ermöglicht
dies schnellen Materialaustausch unter Verwendung des gleichen Fertigungsbehälters.
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Es
sollte verständlich sein, dass mehrere Ablagen 12 mit
einem einzelnen Drucker 5 verwendet werden können.
Die Ablagen 12 können unterschiedliche Materialzusammensetzungen
darin aufweisen und schnelles Austauschen von Produkttypen für verschiedene
Durchgänge ermöglichen. Zusätzlich zu
dem schnellen Austausch kann die Ablage 12 einfach entfernt
werden zwischen Verwendungen der Druckmaschine 5 und an
einem sicheren Ort (beispielsweise einem entfernten Safe) gelagert
werden. Anders ausgedrückt, kann der Bediener am Ende eines
Arbeitstages die Fertigungsbehälterwanne 12 schnell
entfernen und sichern, um das Material (beispielsweise Gold) zu
schützen.
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Ein
anderer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass,
wenn alle Komponenten des Fertigungsbehälters 12 und
der Kolben 22 und 24 wärmeresistent sind
(und beim Entwurf der Dichtungen für die Kolben 22, 24 muss
aufgepasst werden), der Fertigungsbehälter 12 der
vorliegenden Erfindung entfernt und nach Vervollständigen
des Teils direkt innerhalb des Härteofens plaziert werden
kann, wobei ein gegenwärtiger Teilüberführungsvorgang vermieden
wird.
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2 und 5–9 stellen
die Fertigungsbehälterzuführungskammerschnellfüll- und
-lagereinheit 70 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die Fertigungsbehälterzuführungskammerschnellfüll-
und -lagereinheit 70 dient zur Versorgung der Zuführungskammer 14 eines
Fertigungsbehälters 12 eines dreidimensionalen
Druckers 5 und dem Lager von Material aus derselben. Obwohl
der Fertigungsbehälter 12 entfernbar sein kann,
funktioniert die Einheit 70 auch mit nicht-entfernbaren
Fertigungsbehältern, die Zuführungs- und Fertigungskammern
aufweisen, wie etwa diejenigen, die von dem Unternehmen ExOne verkauft
werden. Tatsächlich ist die Nützlichkeit der Einheit 70 wahrscheinlich am
besten für nicht-entfernbare Fertigungsbehälter einsetzbar,
da die Einheit 70 schnelles Auffüllen und Lager
solcher Zuführungskammern ermöglicht. Ein entfernbarer
Fertigungsbehälter 10 verdoppelt einige der Vorteile
der Einheit 70. Einheit 70 ermöglicht
ein einfaches Verfahren zum Auffüllen des Zuführungsbehälters
und Entfernen von Material von dort, um beim Materialaustausch zu
assistieren. Ferner kann das Material in dem Zuführungsbehälter
am Ende einer Schicht entfernt und an einem sicheren Ort gelagert werden.
Ferner ist die Einheit 70 konfiguriert, um sich mit der
Fertigungskammer auszurichten, so dass die Einheit 70 auch
als Einrichtung zum Entfernen von grünen Produkten dienen
kann. Schließlich kann, da die Einheit 70 wärmeresistent
ist, dieselbe direkt zum Härteofen bewegt werden, wenn
sie grüne Druckerzeugnisse (und das zugehörige
Trag- bzw. Stützmaterial) aus dem Fertigungsbehälter
hält.
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Die
Einheit 70 weist ein Zuführungsbehälterelement 72 auf,
das eine Lagerkammer 74 definiert, die eine offene Oberseite
und offene Unterseite, wie in 5 und 6 gezeigt,
aufweist. Das Zuführungsbehälterelement 72 weist
Ausrichtungselemente 76 zum Ausrichten der Speicherkammer 74 vertikal
oberhalb der Zuführungskammer 14 (oder der Fertigungskammer 16)
auf. Das Zuführungsbehälterelement 72 bildet
mit der Zuführungskammer 14 (oder der Fertigungskammer 16)
eine Dichtung, wie etwa eine Metall-zu-Metall-Dichtung, wodurch
Material innerhalb der Zuführungskammer 14 (oder
der Fertigungskammer 16) über den Zuführungskammerkolben 22 (oder
Kolben 24) in die Speicherkammer 74 vorbewegt
werden kann.
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Die
Einheit 70 weist ein Paar Kolbeneingreifriegeln 78 auf,
die zu dem Zuführungsbehälterelement 72 durch
Befestigungslöcher 79 schwenkbar gelagert und
konfiguriert sind, um sich wahlweise innerhalb der Speicherkammer 74 zu
erstrecken, um wahlweise mit einem Zuführungskammerkolben 22 (oder
Kolben 24) in Eingriff zu treten, der innerhalb der Speicherkammer 74 aufnehmbar
ist. Diese Verbindung ist den Anschlägen 15 und 17 in
dem entfernbaren Fertigungsbehälter 10, wie oben
diskutiert, ähnlich, außer dass Riegel 78 aus
dem Weg schwenken können, um dem Kolben 22 (oder 24)
zu ermöglichen, sich in die (und aus der) Kammer 74 zu
bewegen.
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Ein
Aktuator oder Handgriff 80 ist mit jedem Riegel 78 durch
eine Befestigungsöffnung 79 gekoppelt und dient
zum Bewegen des Riegels 78 zwischen den Positionen mit
und ohne Eingriff mit dem Kolben.
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Die
Einheit 70 weist ferner einen Deckel 82 auf, der
mit dem Zuführungsbehälterelement 72 entfernbar
gekoppelt ist und konfiguriert ist, um wahlweise die obere Öffnung
der Speicherkammer 74 abzudecken. Eine Öffnung 84 ermöglicht
eine Schraubbefestigung mit der Gewindebohrung 85, die
ein schwenkbares Lager für den Deckel 82 ausbildet, während
eine Kerbe 86 konfiguriert ist, um innerhalb einer Gewindesicherungsstange,
die in der Gewindebohrung 87 aufgenommen ist, aufgenommen
zu werden. Andere Deckelkonfigurationen sind möglich. Diese
Konfiguration erlaubt eine Entfernung des Deckels ohne Werkzeug,
wo dies nicht benötigt wird, wie etwa beim Verwenden der
Einheit auf der Fertigungskammerseite zum Härten.
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Es
versteht sich, dass mehrere Einheiten 70 mit einem einzelnen
Drucker 5 verwendet werden können. Die Einheiten 70 können
unterschiedliche Materialzusammensetzungen darin aufweisen und schnellen
Austausch von Drucktypen in verschiedenen Durchgängen ermöglichen.
Es versteht sich, dass die Lagerkammer 74 zur Schwerkraftzuführung von
Material und eines zugehörigen Zuführungskammerkolbens
zu der Zuführungskammer durch ein Lösen von Kolbeneingreifriegeln 78 konfiguriert
ist, wenn die Einheit vertikal über Zuführungskammer ausgerichtet
ist und eine Versorgung von Material über einen Kolben 22 enthält.
Zusätzlich zu dem schnellen Austausch von Material können
die Einheiten 70 so verwendet werden, dass Material innerhalb der
Zuführungskammer einfach entfernt und an einem sichereren
Ort (beispielsweise einem entfernten Safe) zwischen Verwendungen
der Druckmaschine 5 gelagert werden kann. Anders ausgedrückt,
kann der Bediener die Zuführungskammer von der Fertigungsbehälterwanne
am Ende eines Arbeitstages schnell entfernen und sichern, um das
Material (beispielsweise Gold) zu schützen. Zusätzlich
funktioniert die Einheit 70 als ein effizientes Überführungswerkzeug für
grüne Produkte der Fertigungskammer zum anfänglichen
Härten. Die Einheiten 70 sind außerdem mit
existierenden Entwürfen des Druckers 5 kompatibel.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung hierin mit Besonderheiten beschrieben
wurde, ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die
spezielle offenbarte Ausführungsform beschränkt.
Fachleuten auf dem Gebiet wird ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
sich von dem Geist und Schutzbereich derselben zu entfernen.
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Zusammenfassung
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Ein
entfernbarer Fertigungsbehälter für einen dreidimensionalen
Drucker umfasst eine Fertigungsbehälterablage, die eine
Fertigungskammer zur Teileherstellung und eine Materialzuführungskammer
zum Versorgen der Fertigungskammer mit Pulvermaterial aufweist.
Die Fertigungs- und Zuführungskammern weisen untere Kolbenanschläge
auf. Ein Fertigungskammerkolben steht mit der Fertigungskammer und
mit den Fertigungskammerkolbenanschlägen an der untersten
Position in Eingriff. Ein Zuführungskammerkolben steht
mit der Zuführungskammer und mit den Zuführungskammerkolbenanschlägen
an der untersten Position in Eingriff. Eine Schnellverbindungskupplung
ist zwischen dem Fertigungskammerkolben und einem Fertigungskammer-z-Achsen-Aktuator
angeordnet und konfiguriert, um den Fertigungskammerkolben zu bewegen,
wenn er damit verbunden ist. Eine Schnellverbindungskupplung ist
zwischen dem Zuführungskammerkolben und einem Zuführungskammer-z-Achsen-Aktuator
angeordnet und konfiguriert, um den Zuführungskammerkolben
zu bewegen, wenn er damit verbunden ist. Die Fertigungsbehälterablage
kann von dem dreidimensionalen Drucker leicht entfernt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5204055 [0007]
- - US 5387380 [0007, 0007]
- - US 6036777 [0007]
- - US 5340656 [0007]