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DE102022130389A1 - Nozzle for additive manufacturing of a molded part from a molding compound, device for additive manufacturing and vehicle - Google Patents

Nozzle for additive manufacturing of a molded part from a molding compound, device for additive manufacturing and vehicle Download PDF

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DE102022130389A1
DE102022130389A1 DE102022130389.6A DE102022130389A DE102022130389A1 DE 102022130389 A1 DE102022130389 A1 DE 102022130389A1 DE 102022130389 A DE102022130389 A DE 102022130389A DE 102022130389 A1 DE102022130389 A1 DE 102022130389A1
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DE
Germany
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nozzle
molding compound
cooling device
additive manufacturing
vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
DE102022130389.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Paul Victor Osswald
Paul Oehlmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düse (22) zur additiven Fertigung eines Formteils (13) aus einer Formmasse (21), aufweisend einen Düsenkörper (24) mit einer Austrittsöffnung (26) für die Formmasse und wenigstens eine Kühlvorrichtung (28), die ausgebildet ist, die austretende Formmasse nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung (26) abzukühlen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Formteils aus einer Formmasse sowie ein Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Bauteil (12), das mit einer erfindungsgemäßen Düse (22) und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist.The invention relates to a nozzle (22) for the additive production of a molded part (13) from a molding compound (21), comprising a nozzle body (24) with an outlet opening (26) for the molding compound and at least one cooling device (28) which is designed to cool the emerging molding compound after it exits the outlet opening (26). The invention further relates to a device for the additive production of a molded part from a molding compound and to a vehicle (10) with at least one component (12) which is produced with a nozzle (22) according to the invention and/or a device according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse zur additiven Fertigung eines Formteils aus einer Formmasse, die einen Düsenkörper mit einer Austrittsöffnung für die Formmasse aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Formteils aus einer Formmasse mit einer derartigen Düse sowie ein Fahrzeug mit wenigstens einem Bauteil, das mit einer derartigen Düse und/oder einer derartigen Vorrichtung hergestellt ist.The present invention relates to a nozzle for the additive manufacture of a molded part from a molding compound, which nozzle has a nozzle body with an outlet opening for the molding compound. Furthermore, the invention relates to a device for the additive manufacture of a molded part from a molding compound with such a nozzle and to a vehicle with at least one component that is manufactured with such a nozzle and/or such a device.

Im Fahrzeugbau werden zur Herstellung von Bauteilen zunehmend sogenannte additive Fertigungsverfahren, die auch als Additive Manufacturing (AM), generative Fertigungsverfahren, 3D-Druckverfahren oder Rapid Technologien bezeichnet werden können, eingesetzt, da damit große Bauteile mit einfachen Geometrien umgesetzt werden können. Beim additiven Fertigungsverfahren werden Bauteile durch schichtweisen Auftrag eines schmelzbaren Werkstoffs erzeugt. Üblicherweise werden bei der additiven Fertigung als schmelzbare Werkstoffe Metall, insbesondere Aluminium, und Kunststoff eingesetzt.In vehicle construction, so-called additive manufacturing processes, which can also be referred to as additive manufacturing (AM), generative manufacturing processes, 3D printing processes or rapid technologies, are increasingly being used to produce components, as they can be used to produce large components with simple geometries. In additive manufacturing, components are produced by applying a meltable material layer by layer. Metal, especially aluminum, and plastic are usually used as meltable materials in additive manufacturing.

Bei der industriellen additiven Fertigung wird ein 6-Achsen-Roboter eingesetzt, auf den ein Kunststoffextruder aufgesetzt ist. In dem Extruder wird ein Granulat, beispielsweise aus einem Kunststoff, mittels einer in dem Kunststoffextruder integrierten Schnecke plastifiziert und unter Druck über eine endseitig an dem Kunststoffextruder angeordnete Düse auf einen Träger schichtweise aufgetragen. Durch den schichtweisen Aufbau auf dem Träger lassen sich so große Bauteile mit minimaler Designkomplexität erzeugen.In industrial additive manufacturing, a 6-axis robot is used on which a plastic extruder is mounted. In the extruder, a granulate, for example made of a plastic, is plasticized using a screw integrated into the plastic extruder and applied layer by layer to a carrier under pressure via a nozzle arranged at the end of the plastic extruder. The layer-by-layer construction on the carrier enables large components to be produced with minimal design complexity.

Aus DE 10 2020 111 512 A1 geht eine Vorrichtung zur additiven Herstellung eines Bauteils mit einer komplexen Struktur hervor, die eine Materialaustragseinrichtung, eine Düsenwechseleinrichtung mit einem Vorrat an mehreren Düsen mit unterschiedlich gestalteter Form der Düsenaustrittsöffnung, insbesondere mit unterschiedlich gestaltetem Düsenquerschnitt, eine Steuerung zur programmgesteuerten Auswahl einer Düse und zur programmgesteuerten Bewegung der Düse relativ zu einem Träger aufweist. Mittels der ausgewählten Düse können ein oder mehrere Bahnen gemäß einer vorgegebenen CAD-Geometrie programmgesteuert auf einem Träger und/oder auf vorhandenen Bahnen abgelegt werden, wobei die Materialaustragseinrichtung ausgebildet ist, dass an einer Materialaustrittsöffnung eine ausgewählte Düse befestigt werden kann, oder dass die Düse mittels einer Leitung mit der Materialaustrittsöffnung verbindbar ist. Des Weiteren weist die Vorrichtung Mittel zur Bewegung der Düse und/oder des Trägers im Raum und Mittel zur Durchführung eines automatisierten Düsenwechsels an der Materialaustragseinrichtung auf.Out of EN 10 2020 111 512 A1 A device for additively manufacturing a component with a complex structure emerges, which has a material discharge device, a nozzle changing device with a supply of several nozzles with differently designed nozzle outlet openings, in particular with differently designed nozzle cross-sections, a control for program-controlled selection of a nozzle and for program-controlled movement of the nozzle relative to a carrier. By means of the selected nozzle, one or more tracks can be placed on a carrier and/or on existing tracks in a program-controlled manner according to a predetermined CAD geometry, wherein the material discharge device is designed such that a selected nozzle can be attached to a material outlet opening, or such that the nozzle can be connected to the material outlet opening by means of a line. Furthermore, the device has means for moving the nozzle and/or the carrier in space and means for carrying out an automated nozzle change on the material discharge device.

Des Weiteren ist aus EP 3 943 277 A1 eine Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen bekannt, die einen additiven Fertigungskopf mit einer Extrusionsdüse sowie eine um die Extrusionsdüse herum angeordnete oder in die Extrusionsdüse integrierte Plasmaquelle zur Erzeugung von Plasma aufweist. Mittels der Plasmaquelle kann die Oberflächengüte des additiv gefertigten Bauteils erhöht werden.Furthermore, EP 3 943 277 A1 A device for the additive manufacturing of components is known, which has an additive manufacturing head with an extrusion nozzle and a plasma source arranged around the extrusion nozzle or integrated into the extrusion nozzle for generating plasma. The surface quality of the additively manufactured component can be increased using the plasma source.

Wenn strenge Designregeln befolgt werden, kann mittels den bekannten Vorrichtungen eine sehr effiziente und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung großer Teile erzeugt werden, ohne dass ein teures Werkzeug erforderlich ist. Jedoch ist das Drucken komplexer Geometrien, wie beispielsweise das Drucken von Stützen, mittels den bekannten Vorrichtungen stark eingeschränkt, da große Überhänge nicht gedruckt werden können. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist das Hinzufügen einer siebten oder achten Achse zu dem Roboter, was jedoch die Investition und die Komplexität der bekannten Vorrichtungen erheblich erhöht.If strict design rules are followed, the known devices can create a very efficient and cost-effective way to produce large parts without the need for expensive tooling. However, printing complex geometries, such as printing supports, is severely limited using the known devices, as large overhangs cannot be printed. A possible solution to this problem is to add a seventh or eighth axis to the robot, but this significantly increases the investment and complexity of the known devices.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die das Drucken von Teilemerkmalen in freier Form auf einfache und wirtschaftliche Weise ermöglichen.The present invention is based on the object of creating a nozzle, an apparatus for additive manufacturing and a vehicle that enable the printing of part features in free form in a simple and economical manner.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Düse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.To solve the problem, a nozzle having the features of claim 1, a device for additive manufacturing having the features of claim 9 and a vehicle having the features of claim 10 are proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Düse sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the nozzle are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Düse zur additiven Fertigung eines Formteils aus einer Formmasse vorgeschlagen. Die Düse weist einen Düsenkörper mit einer Austrittsöffnung für die Formmasse und wenigstens eine Kühlvorrichtung, die ausgebildet ist, die Formmasse nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung abzukühlen, auf.According to a first aspect of the invention, a nozzle for additively manufacturing a molded part from a molding compound is proposed. The nozzle has a nozzle body with an outlet opening for the molding compound and at least one cooling device that is designed to cool the molding compound after it exits the outlet opening.

Durch das Vorsehen wenigstens einer Kühlvorrichtung, welche die extrudierte Formmasse direkt nach dem Verlassen der Austrittsöffnung abkühlt, können Teilemerkmale in freier Form gedruckt werden, ohne dass ein Substrat oder ein Träger erforderlich ist. Dadurch werden komplexe Geometrien druckbar, ohne dass eine zusätzliche Achse an einem Roboter, insbesondere an einem Industrieroboter, wie beispielsweise eine siebte und/oder achte Achse, erforderlich ist. Somit weist ein mittels der Düse hergestelltes Formteil eine geringe Investition und eine reduzierte Komplexität der Druckvorbereitungen auf. Folglich ermöglicht die Düse das nicht-planare Drucken komplexer Geometrien.By providing at least one cooling device which cools the extruded molding compound directly after it leaves the exit opening, part features can be printed in free form without the need for a substrate or carrier. This makes complex geometries printable without the need for an additional axis on a robot, in particular on an industrial robot, such as a seventh and/or eighth axis. A part produced using the nozzle has a low investment and reduced complexity of the print preparation. Consequently, the nozzle enables non-planar printing of complex geometries.

Das Formteil kann ein Bauteil, wie beispielsweise ein Interieurteil oder ein Exterieurteil sein.The molded part can be a component, such as an interior part or an exterior part.

Die Formmasse kann ein plastifizierter Kunststoff, insbesondere ein plastifizierter faserverstärkter Kunststoff sein.The molding compound can be a plasticized plastic, in particular a plasticized fiber-reinforced plastic.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung außerhalb des Düsenkörpers angeordnet. Dadurch kann die Formmasse unmittelbar nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung abgekühlt werden. Vorteilhaft ist die Kühlvorrichtung mit dem Düsenkörper verbunden.In an advantageous embodiment, the cooling device is arranged outside the nozzle body. This allows the molding compound to be cooled immediately after it exits the outlet opening. The cooling device is advantageously connected to the nozzle body.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düse mit einem Extruderkopf einer generativen Fertigungsanlage verbunden. Weiterhin vorteilhaft ist die Kühlvorrichtung mit dem Extruderkopf verbunden. Der Extruderkopf kann einen Zylinder und eine in dem Zylinder drehbar gelagerte Schnecke, die durch einen Drehantrieb angetrieben wird, aufweisen. Über eine Zuführeinheit kann Kunststoffmaterial, beispielsweise in Form eines Granulats, in den Zylinder eingefüllt werden, wobei durch Drehen der Schnecke das Granulat zu einer Formmasse plastifiziert und über die Schnecke aus dem Extruderkopf herausgedrückt werden kann.In an advantageous embodiment, the nozzle is connected to an extruder head of a generative manufacturing system. The cooling device is also advantageously connected to the extruder head. The extruder head can have a cylinder and a screw that is rotatably mounted in the cylinder and driven by a rotary drive. Plastic material, for example in the form of granules, can be filled into the cylinder via a feed unit, whereby the granules can be plasticized into a molding compound by rotating the screw and pressed out of the extruder head via the screw.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird über die Kühlvorrichtung ein Kühlmedium auf einen Abschnitt einer Oberfläche der aus der Austrittsöffnung austretenden, plastifizierten Formmasse aufgebracht. Das Kühlmittel kann Luft, insbesondere kalte Luft, sein. Hierzu kann die Kühlvorrichtung wenigstens einen Kaltluftgenerator aufweisen.In an advantageous embodiment, a cooling medium is applied via the cooling device to a section of a surface of the plasticized molding compound emerging from the outlet opening. The coolant can be air, in particular cold air. For this purpose, the cooling device can have at least one cold air generator.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt die Kühlvorrichtung den Düsenkörper. Dadurch kann die extrudierte Formmasse direkt nach dem Verlassen des Düsenkörpers aktiv abgekühlt werden.In an advantageous embodiment, the cooling device surrounds the nozzle body. This allows the extruded molding compound to be actively cooled immediately after leaving the nozzle body.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung derart ausgerichtet, dass ein Kühlmedium auf einen Abschnitt der Formmasse trifft, der einen Abstand zwischen 0,5 cm und 3 cm zu der Austrittsöffnung aufweist. Vorteilhaft ist die Kühlvorrichtung derart ausgerichtet, dass ein Kühlmedium auf einen Punkt der Formmasse trifft, der einen Abstand zwischen 0,5 cm und 3 cm von der Austrittsöffnung aufweist.In an advantageous embodiment, the cooling device is aligned such that a cooling medium hits a section of the molding compound that is between 0.5 cm and 3 cm away from the outlet opening. The cooling device is advantageously aligned such that a cooling medium hits a point on the molding compound that is between 0.5 cm and 3 cm away from the outlet opening.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung verstellbar, um den Abstand zu verändern.In an advantageous embodiment, the cooling device is adjustable to change the distance.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kühlvorrichtung eine Verstelleinrichtung auf, mittels der die Kühlvorrichtung verstellbar ist. Dadurch kann die Entfernung von der Austrittsöffnung zu dem Abschnitt beziehungsweise Punkt, welcher nach dem Austritt der Formmasse aus der Austrittsdüse gekühlt werden soll, eingestellt werden.In an advantageous embodiment, the cooling device has an adjustment device by means of which the cooling device can be adjusted. This makes it possible to adjust the distance from the outlet opening to the section or point that is to be cooled after the molding compound has exited the outlet nozzle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Intensität der Kühlvorrichtung einstellbar. Dadurch kann die verfestigte Formmasse genau an der Stelle platziert werden, an der sie benötigt wird, ohne dass Stützmaterial oder zusätzliche Achsen erforderlich sind.In an advantageous embodiment, the intensity of the cooling device is adjustable. This allows the solidified molding compound to be placed exactly where it is needed without the need for support material or additional axes.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kühlvorrichtung wenigstens zwei Kühlkanäle auf. Über die Anzahl der Kühlkanäle kann die Intensität der Kühlung eingestellt werden. Vorteilhaft sind die Kühlkanäle außerhalb des Düsenkörpers angeordnet und umgeben den Düsenkörper. Weiterhin vorteilhaft sind die Kühlkanäle mit einem Extruderkopf verbunden.In an advantageous embodiment, the cooling device has at least two cooling channels. The intensity of the cooling can be adjusted via the number of cooling channels. The cooling channels are advantageously arranged outside the nozzle body and surround the nozzle body. The cooling channels are also advantageously connected to an extruder head.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kühlvorrichtung eine beliebige Anzahl an Kühlkanälen auf, um eine kontrollierte Abkühlung bis zum Kern der plastifizierten Formmasse zu erzielen.In an advantageous embodiment, the cooling device has any number of cooling channels in order to achieve controlled cooling down to the core of the plasticized molding compound.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Formteils aus einer Formmasse vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist einen Roboter und einen an dem Roboter befestigten Extruderkopf mit einer erfindungsgemäßen Düse auf.According to a further aspect of the invention, a device for additively manufacturing a molded part from a molding compound is proposed. The device has a robot and an extruder head attached to the robot with a nozzle according to the invention.

Vorteilhaft ist der Roboter ein 6-Achsen-Roboter.The robot is advantageously a 6-axis robot.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil für ein Fahrzeug vorgeschlagen, das mit einer erfindungsgemäßen Düse und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist.According to a further aspect of the invention, a component for a vehicle is proposed which is manufactured with a nozzle according to the invention and/or a device according to the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit wenigstens einem Bauteil vorgeschlagen, das mit einer erfindungsgemäßen Düse und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist.According to a further aspect of the invention, a vehicle is proposed with at least one component which is manufactured with a nozzle according to the invention and/or a device according to the invention.

Nachfolgend werden ein Fahrzeug, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, eine Düse zur additiven Fertigung sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:

  • 1 ein Fahrzeug;
  • 2 ein Bauteil für das in 1 dargestellte Fahrzeug;
  • 3 eine Vorrichtung zur additiven Fertigung des Bauteils mit einem Extruderkopf und einer Düse; und
  • 4 eine vergrößerte Darstellung der Düse von 3.
A vehicle, a device for additive manufacturing, a nozzle for additive manufacturing and other features and advantages are explained in more detail below using an exemplary embodiment which is shown schematically in the figures.
  • 1 a vehicle;
  • 2 a component for the 1 vehicle shown;
  • 3 a device for additive manufacturing of the component with an extruder head and a nozzle; and
  • 4 an enlarged view of the nozzle of 3 .

In 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das das in 2 dargestellte Bauteil 12 aufweist. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und/oder einer als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmaschine sein.In 1 a vehicle 10 is shown which has the 2 The vehicle 10 can be a motor vehicle with an internal combustion engine and/or a drive machine designed as an electric motor.

Das Bauteil 12 ist ein Formteil 13 aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, wie beispielsweise PA-6 mit einem Faseranteil von 40%, welches durch schichtweisen Aufbau mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt ist.The component 12 is a molded part 13 made of a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic, such as PA-6 with a fiber content of 40%, which is produced by layer-by-layer construction using a generative manufacturing process.

Wie in 2 ersichtlich ist, weist das Bauteil 12 Teilmerkmale auf, die mittels einer in 4 dargestellten Düse 22 in freier Form gedruckt werden können, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird.As in 2 As can be seen, the component has 12 partial features that can be identified by means of a 4 nozzle 22 shown can be printed in free form, as will be explained in more detail below.

In 3 ist eine Vorrichtung 14 zur additiven Fertigung des in 2 dargestellten Bauteils 12 gezeigt. Die Vorrichtung 14 weist einen Roboter 16 in Form eines 6-Achsen- Roboters und einen mit dem Roboter 16 verbundenen Extruderkopf 18 mit der endseitig angeordneten Düse 22 auf.In 3 is a device 14 for additive manufacturing of the 2 shown component 12. The device 14 has a robot 16 in the form of a 6-axis robot and an extruder head 18 connected to the robot 16 with the nozzle 22 arranged at the end.

Der Extruderkopf 18 weist einen Zylinder 20 und eine in dem Zylinder 20 nicht dargestellte drehbar gelagerte Schnecke, die von einem nicht dargestellten Drehantrieb angetrieben wird, auf. Über eine nicht dargestellte Zuführeinheit wird Kunststoffmaterial, beispielsweise in Form eines Granulats, in den Zylinder 20 eingefüllt, wobei durch Drehen der Schnecke das Granulat zu einer Formmasse 21 plastifiziert und über die Schnecke aus dem Extruderkopf 18 herausgedrückt wird.The extruder head 18 has a cylinder 20 and a screw (not shown) which is rotatably mounted in the cylinder 20 and is driven by a rotary drive (not shown). Plastic material, for example in the form of granules, is filled into the cylinder 20 via a feed unit (not shown), the granules being plasticized into a molding compound 21 by rotating the screw and being pressed out of the extruder head 18 via the screw.

Wie insbesondere in 4 ersichtlich ist, wird die Formmasse 21 über die endseitig an dem Extruderkopf 18 angeordnete Düse 22 aus dem Extruderkopf 18 gedrückt und schichtweise aufgebracht wird, um das Bauteil 12 zu erzeugen.As in particular in 4 As can be seen, the molding compound 21 is pressed out of the extruder head 18 via the nozzle 22 arranged at the end of the extruder head 18 and is applied layer by layer to produce the component 12.

Die Düse 22 weist einen Düsenkörper 24 mit einer Austrittsöffnung 26 für die plastifizierte Formmasse 21 und eine Kühlvorrichtung 28 auf.The nozzle 22 has a nozzle body 24 with an outlet opening 26 for the plasticized molding compound 21 and a cooling device 28.

Die Kühlvorrichtung 28 weist Kühlkanäle 30 auf, die am Extruderkopf 18 angebracht sind und den Düsenkörper 24 umgeben. Die Kühlkanäle 30 sind mit nicht dargestellten Kaltluftgeneratoren verbunden, um kalte Luft auf einen Abschnitt 32 der Formmasse zu leiten, so dass die Formmasse 21 direkt nach dem Verlassen der Düse 22 abgekühlt wird. Über die Intensität der nicht dargestellten Kaltluftgeneratoren kann die verfestigte Formmasse 21 genau an der Stelle platziert werden, an der sie benötigt wird, ohne dass Stützmaterial oder zusätzliche Roboterachsen erforderlich sind.The cooling device 28 has cooling channels 30 which are attached to the extruder head 18 and surround the nozzle body 24. The cooling channels 30 are connected to cold air generators (not shown) in order to direct cold air onto a section 32 of the molding compound so that the molding compound 21 is cooled immediately after leaving the nozzle 22. The intensity of the cold air generators (not shown) allows the solidified molding compound 21 to be placed exactly where it is needed without the need for support material or additional robot axes.

Wie in 4 ersichtlich ist, sind die Kühlkanäle 30 derart auf die Formmasse 21 gerichtet, dass ein Abstand A von dem Abschnitt 32 zu der Austrittsöffnung 26 zwischen 0,5 cm und 3 cm beträgt. Um den Abstand A zu verändern, sind die Kühlkanäle 30 verstellbar. Hierzu können die Kühlkanäle 30 nicht dargestellte Verstelleinrichtungen aufweisen, mittels denen der Winkel der Kühlkanäle 30 und damit der Abstand A des Abschnitts 32 zu der Austrittsöffnung 26 eingestellt werden kann.As in 4 As can be seen, the cooling channels 30 are directed towards the molding compound 21 in such a way that a distance A from the section 32 to the outlet opening 26 is between 0.5 cm and 3 cm. In order to change the distance A, the cooling channels 30 are adjustable. For this purpose, the cooling channels 30 can have adjustment devices (not shown) by means of which the angle of the cooling channels 30 and thus the distance A of the section 32 to the outlet opening 26 can be adjusted.

Mittels der an der Düse 22 angebrachten Kühlvorrichtung 28 kann die extrudierte beziehungsweise plastifizierte Formmasse 21 direkt nach dem Verlassen der Düse 22 abgekühlt werden. Auf diese Weise können Teilmerkmale in freier Form gedruckt werden, ohne dass ein Stützmaterial, wie beispielsweise ein Substrat oder ein Träger, oder zusätzliche Achsen, wie beispielsweise eine siebte oder achte Achse, an dem Roboter 16 erforderlich sind. Somit ermöglicht die Düse 22 das nicht-planare Drucken komplexer Geometrien.By means of the cooling device 28 attached to the nozzle 22, the extruded or plasticized molding compound 21 can be cooled immediately after leaving the nozzle 22. In this way, part features can be printed in free form without the need for a support material, such as a substrate or carrier, or additional axes, such as a seventh or eighth axis, on the robot 16. The nozzle 22 thus enables the non-planar printing of complex geometries.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
Fahrzeugvehicle
1212
BauteilComponent
1313
Formteilmolded part
1414
Vorrichtungcontraption
1616
Roboterrobot
1818
ExtruderkopfExtruder head
2020
Zylindercylinder
2121
FormmasseMoulding compound
2222
Düsejet
2424
DüsenkörperNozzle body
2626
AustrittsöffnungOutlet opening
2828
KühlvorrichtungCooling device
3030
KühlkanalCooling channel
3232
Abschnitt Section
AA
Abstand Abschnitt zu AustrittsöffnungDistance section to outlet opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102020111512 A1 [0004]DE 102020111512 A1 [0004]
  • EP 3943277 A1 [0005]EP 3943277 A1 [0005]

Claims (10)

Düse (22) zur additiven Fertigung eines Formteils (13) aus einer Formmasse (21), aufweisend einen Düsenkörper (24) mit einer Austrittsöffnung (26) für die Formmasse und wenigstens eine Kühlvorrichtung (28), die ausgebildet ist, die Formmasse nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung (26) abzukühlen.Nozzle (22) for the additive production of a molded part (13) from a molding compound (21), comprising a nozzle body (24) with an outlet opening (26) for the molding compound and at least one cooling device (28) which is designed to cool the molding compound after it exits the outlet opening (26). Düse (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) außerhalb des Düsenkörpers (24) angeordnet ist.Nozzle (22) after Claim 1 , characterized in that the cooling device (28) is arranged outside the nozzle body (24). Düse (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) den Düsenkörper (24) umgibt.Nozzle (22) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cooling device (28) surrounds the nozzle body (24). Düse (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) derart ausgerichtet ist, dass ein Kühlmedium auf einen Abschnitt (32) der Formmasse trifft, der einen Abstand (A) zwischen 0,5 cm und 3 cm zu der Austrittsöffnung (26) aufweist.Nozzle (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (28) is aligned such that a cooling medium strikes a portion (32) of the molding compound which has a distance (A) of between 0.5 cm and 3 cm from the outlet opening (26). Düse (22) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) verstellbar ist, um den Abstand (A) zu verändern.Nozzle (22) after Claim 4 , characterized in that the cooling device (28) is adjustable to change the distance (A). Düse (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) eine Verstelleinrichtung aufweist, mittels der die Kühlvorrichtung (28) verstellbar ist.Nozzle (22) after Claim 5 , characterized in that the cooling device (28) has an adjusting device by means of which the cooling device (28) can be adjusted. Düse (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) wenigstens zwei Kühlkanäle (30) aufweist.Nozzle (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (28) has at least two cooling channels (30). Düse (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (28) an einem Extruderkopf (18) angeordnet ist.Nozzle (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (28) is arranged on an extruder head (18). Vorrichtung (14) zur additiven Fertigung eines Formteils (13) aus einer Formmasse, aufweisend einen Roboter (16) und einen an dem Roboter (16) befestigten Extruderkopf (18) mit einer Düse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Device (14) for the additive manufacture of a molded part (13) from a molding compound, comprising a robot (16) and an extruder head (18) attached to the robot (16) with a nozzle (22) according to one of the Claims 1 until 8th . Fahrzeug (10) mit wenigstens einem Bauteil (12), das mit einer Düse (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Vorrichtung (14) nach Anspruch 9 hergestellt ist.Vehicle (10) with at least one component (12) provided with a nozzle (22) according to one of the Claims 1 until 8th and/or a device (14) according to Claim 9 is manufactured.
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