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DE212022000273U1 - Additive manufacturing plant with binder jetting process - Google Patents

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DE212022000273U1
DE212022000273U1 DE212022000273.3U DE212022000273U DE212022000273U1 DE 212022000273 U1 DE212022000273 U1 DE 212022000273U1 DE 212022000273 U DE212022000273 U DE 212022000273U DE 212022000273 U1 DE212022000273 U1 DE 212022000273U1
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Süleyman Demirel University
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Sueleyman Demirel Ueniversitesi Idari Ve Mali Isler Daire Baskanligi Genel Sekreterlik
Süleyman Demirel University
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Abstract

Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst:
- ein Pulverzuführsystem, das dafür sorgt, dass die zuzuführenden und herzustellenden Pulver in den Kammern gelagert und in für die Verarbeitung zweckmäßigen Abmessungen verwendet werden,
- ein Pulververteilsystem (1), das es ermöglicht, das von dem Pulverzuführsystem abgegebene Pulver in Dicke einer Schicht auf der Fertigungsplattform (2) zu verteilen,
- ein Jetting-System (3), das es ermöglicht, das Bindemittel auf den Pulverrohstoff nach dessen Verteilung zu verteilen,
- ein Aushärtesystem (4), das die Aushärtung des Bindemittels gewährleistet, das dem Pulverrohstoff aus dem Jetting-System (3) zugesetzt wird, und das dafür sorgt, dass der Pulverrohstoff und das Bindemittel zusammenbleiben,
- ein untergeordnetes Steuersystem, das die Anwendung der Menge des Pulverrohstoffs, die Art des Bindemittels und die Art der Bindemittelverteilung, die Durchführung der Aushärtung mit UV- und/oder Infrarotheizen und die Anwendung aller Parameter, wie die geeignete Motordrehzahl, entsprechend dem Pulverrohstoff der Vorrichtung sicherstellt.

Figure DE212022000273U1_0000
Additive manufacturing device using binder jetting process, characterized in that it comprises:
- a powder feeding system which ensures that the powders to be fed and produced are stored in the chambers and used in dimensions suitable for processing,
- a powder distribution system (1) which enables the powder delivered by the powder feed system to be distributed in the thickness of a layer on the production platform (2),
- a jetting system (3) which allows the binder to be distributed onto the powder raw material after its distribution,
- a curing system (4) which ensures the curing of the binder added to the powder raw material from the jetting system (3) and which ensures that the powder raw material and the binder remain together,
- a subordinate control system that ensures the application of the amount of powder raw material, the type of binder and the type of binder distribution, the implementation of the curing with UV and/or infrared heating and the application of all parameters, such as the appropriate motor speed, according to the powder raw material of the device.
Figure DE212022000273U1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerätedesign, das die Binder-Jetting-Additiv-Fertigungsmethode (BJAM) verwendet, die eine der Additiv-Fertigungsmethoden ist; bezieht sich auf die Änderung aller Parameter des Geräts, das aus dem Pulververteilsystem, dem Pulverzuführ- und -herstellungssystem, dem Aushärtesystem, dem Jetting-System (Freistrahlsystem), den Bindemitteln und dem Steuerungs-Untersystem besteht.The present invention relates to an equipment design using the Binder Jetting Additive Manufacturing Method (BJAM), which is one of the additive manufacturing methods; refers to changing all parameters of the equipment consisting of the powder distribution system, the powder feeding and preparation system, the curing system, the jetting system, the binders and the control subsystem.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Tatsache, dass das das Binder-Jetting-Additive-Manufacturing-Verfahren (BJAM) verwendende Gerätedesign bzw. die Vorrichtung sowohl mittels UV- als auch mit Infrarotheizen vorhärten kann und dass es mit verschiedenen Bindemitteln harmonieren kann.The present invention relates to the fact that the equipment design or device using the Binder Jetting Additive Manufacturing (BJAM) process can pre-cure by both UV and infrared heating and that it can harmonize with various binders.

Stand der TechnikState of the art

Bei der additiven Fertigungstechnik werden Metalle, Keramiken, Polymere und ähnliche Werkstoffe schichtweise kombiniert und dreidimensionale Teile mit einer geeigneten Energie- /Bindungsquelle zusammengefügt. Die Technologie der additiven Fertigung umfasst an sich verschiedene Verfahren. Heute wird die additive Fertigung mittels Binder-Jetting (BJAM) im Allgemeinen für Teile wie Pumpen, Turbinen, Wärmetauscher, Filtersysteme, Antriebsstränge, einige Prothesen usw. verwendet. Das BJAM-Verfahren wird in diesen Bereichen im Allgemeinen bevorzugt, da es den Teilen Korrosionsbeständigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und Festigkeit verleiht. Im Vergleich zu anderen Verfahren der additiven Fertigung von Metallen ist es ein sehr viel schnelleres und kostengünstigeres Herstellungsverfahren. Das additive Fertigungsverfahren wird als schichtweise Herstellung eines Objekts definiert. Für die Herstellung der Schichten werden verschiedene Verfahren und Technologien verwendet. Bekannte additive Fertigungstechnologien arbeiten mit vielen Verfahren. Die im Stand der Technik verwendeten Geräte haben Nachteile wie hohe Kosten für die Herstellung von 3D-Teilen, die Herstellung von Teilen aus einem einzigen Materialtyp, niedrige Produktionsgeschwindigkeit, Verformungen infolge hoher Eigenspannungen in den hergestellten Teilen und hohe Werkbank-Kosten.Additive manufacturing involves combining metals, ceramics, polymers and similar materials layer by layer to form three-dimensional parts using a suitable energy/binding source. Additive manufacturing technology itself encompasses various processes. Today, Binder Jetting Additive Manufacturing (BJAM) is generally used for parts such as pumps, turbines, heat exchangers, filter systems, powertrains, some prosthetics, etc. The BJAM process is generally preferred in these fields as it provides the parts with corrosion resistance, high wear resistance and strength. Compared to other metal additive manufacturing processes, it is a much faster and less expensive manufacturing process. Additive manufacturing is defined as manufacturing an object layer by layer. Various processes and technologies are used to produce the layers. Well-known additive manufacturing technologies work with many processes. The equipment used in the state of the art has disadvantages such as high costs for producing 3D parts, production of parts from a single type of material, low production speed, deformations due to high residual stresses in the manufactured parts and high workbench costs.

Materialsysteme und Verfahren für dreidimensionales Drucken sind in dem Stand der Technik mit der Patentnummer US7087109B2 beschrieben. Die Erfindung stellt das Endprodukt mit einer Tintenstrahlstruktur dar. Es wird die Technologie des interaktiven 3D-Drucks mit Pulver/Bindemittel verwendet. Es verfügt über einen Druckkopf und ein Zylinder-Pulver-Auftragssystem und arbeitet mit einem einzigen Bindemittel. Bei dem Verfahren werden Querschnitte eines dreidimensionalen Objekts erzeugt und einzelne Querschnittsabschnitte schichtweise zu einem Endobjekt zusammengefügt. Einzelne Querschnittsabschnitte werden mit Hilfe eines Tintenstrahldruckkopfes so ausgebildet, dass eine wässrige Flüssigkeit auf ein partikelförmiges Material aufgebracht wird, das ein erstes partikelförmiges Material, ein zweites partikelförmiges Material und ein drittes partikelförmiges Material umfasst. Dabei reagieren das erste und das zweite partikelförmige Material. Das Vorhandensein der Flüssigkeit über einen bestimmten Zeitraum bringt das dritte partikelförmige Material in Gegenwart der Flüssigkeit zur Reaktion, um über einen längeren Zeitraum einen Feststoff zu bilden, wodurch die Struktur entsteht.Material systems and methods for three-dimensional printing are disclosed in the prior art with patent number US7087109B2 described. The invention represents the final product with an inkjet structure. It uses the technology of interactive 3D printing with powder/binder. It has a print head and a cylinder powder application system and works with a single binder. The method involves generating cross-sections of a three-dimensional object and assembling individual cross-sectional sections layer by layer to form a final object. Individual cross-sectional sections are formed using an inkjet print head by applying an aqueous liquid to a particulate material comprising a first particulate material, a second particulate material and a third particulate material. The first and second particulate materials react. The presence of the liquid over a period of time causes the third particulate material to react in the presence of the liquid to form a solid over a longer period of time, thereby creating the structure.

Dreidimensionale Druckverfahren sind in dem Dokument mit der Nummer US5387380A aus dem Stand der Technik beschrieben. Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung des Endprodukts aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial mit einem Bindemittel. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, einen Tintenstrahldrucker zu verwenden und die Technologie des dreidimensionalen Druckens mit Bindemitteln einzusetzen. Die Parameter des verwendeten Produktes können nicht produktspezifisch verändert werden. Es umfasst die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauteils durch Auftragen einer ersten Schicht eines Pulvermaterials in einem begrenzten Bereich und anschließendes Auftragen eines Bindemittels in ausgewählten Bereichen der Pulvermaterialschicht, um eine gebundene Pulvermaterialschicht in ausgewählten Bereichen zu erzeugen. Diese Schritte werden eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholt, um sukzessive Schichten ausgewählter Bereiche aus Pulvermaterial zu erzeugen, die zu dem gewünschten Bauteil verbunden werden. Ungebundenes Pulvermaterial wird dann entfernt. In einigen Fällen wird die Verarbeitbarkeit des Bauteils verbessert, z. B. durch Erhitzen, um die Bindung weiter zu verstärken.Three-dimensional printing processes are described in the document with the number US5387380A from the prior art. The invention relates to the production of the final product from a powdered starting material with a binder. The method according to the invention consists in using an inkjet printer and employing the technology of three-dimensional printing with binders. The parameters of the product used cannot be changed product-specifically. It comprises the process steps for producing a component by applying a first layer of a powder material in a limited area and then applying a binder in selected areas of the powder material layer to create a bonded powder material layer in selected areas. These steps are repeated a certain number of times to create successive layers of selected areas of powder material that are bonded to form the desired component. Unbound powder material is then removed. In some cases, the processability of the component is improved, e.g. by heating to further strengthen the bond.

Verfahren zur Infiltration eines Metallpulverskeletts durch eine ähnliche Legierung mit herabgesetztem Schmelzpunkt sind in dem Dokument mit der Nummer US6719948B2 aus dem Stand der Technik beschrieben. Es werden Produkte beschrieben, die aus mehreren Zementschichten geformt werden. Es werden feste Freiformproduktionen von dreidimensionalen Objekten beschrieben. Es umfasst Calcium, Aluminat-Partikel und polymere Bindemittelpartikel. Es umfasst die Prozesse des Dispergierens der Flüssigkeit, die ein wässriges Polyol enthält, in der Mischzone und des Aushärtens des hydratisierten Zements. Die verwendeten Rohstoffe sind unterschiedlich; die Bindemitteltypen haben die Eigenschaft, UV-härtbare Bindemittel zu verwenden.Methods for infiltration of a metal powder skeleton by a similar alloy with reduced melting point are described in document number US6719948B2 from the prior art. Products formed from multiple cement layers are described. Solid free-form productions of three-dimensional objects are described. It includes calcium, aluminate particles and polymeric binder particles. It includes the processes of dispersing the liquid containing an aqueous polyol in the mixing zone and hardening the hydrated cement. The raw materials used are different; the binder types have the property of using UV-curable binders.

Verfahren zur Nachbearbeitung keramischer Formen sind in dem Dokument mit der Nummer US6109332A aus dem Stand der Technik beschrieben. Es handelt sich um ein Verfahren zum Glätten und anderweitigen Verändern der Oberflächen poröser Körper, wie z. B. keramischer Formen, die mit Hilfe von Schichtherstellungsverfahren, wie z. B. dreidimensionalen Druckverfahren, hergestellt werden. Die Oberflächenbeschaffenheit der Form kann geglättet werden, indem ein Schlicker aus feinen Partikeln auf die Oberfläche gegossen wird, um eine allgemein ebene und vorzugsweise nicht-konforme Beschichtung auf den Oberflächen zu bilden. Im Allgemeinen werden die feinen Partikel des Schlickers aus der Flüssigkeit herausgefiltert, so dass die feinen Partikel an oder nahe der Oberfläche des geformten Körpers verbleiben. Das Ziel ist es, die Oberflächenbeschichtung der Form wegzulassen. Es handelt sich um ein Formgießverfahren, das keramische Beschichtungsprozesse mit Hilfe von Schichtbauverfahren umfasst. Metallpulver und Bindemittel werden nicht verwendet und es werden hierzu unterschiedliche Rohstoffe verarbeitet.Procedures for finishing ceramic moulds are described in the document number US6109332A described in the prior art. It is a method of smoothing and otherwise altering the surfaces of porous bodies, such as ceramic molds, which are manufactured using layer-building techniques such as three-dimensional printing. The surface finish of the mold can be smoothed by pouring a slip of fine particles onto the surface to form a generally flat and preferably non-conforming coating on the surfaces. Generally, the fine particles of the slip are filtered out of the liquid so that the fine particles remain at or near the surface of the molded body. The goal is to omit the surface coating of the mold. It is a mold casting process that includes ceramic coating processes using layer-building techniques. Metal powders and binders are not used and different raw materials are processed for this purpose.

Ein Verfahren zur Pulververteilung beim Binder-Jetting für die additive Fertigung wird in dem Dokument mit der Nummer US2018304367A1 aus dem Stand der Technik beschrieben. Es handelt sich um einen Pulververteiler für die additive Fertigung mit Binder-Jetting. Es besteht aus normalen und vibrierenden Pulververteilern und führt zu einer besseren Verteilung des Pulvers. Es hat eine Vorrichtung zum Binder-Jetting-Additive-Manufacturing mit einem Flügelradähnlichen Pulververteiler mit mehreren Rollen. Der Rollen-Pulververteiler ermöglicht die Verteilung des Pulvers. Er hat verschiedene Verarbeitungs- und Arbeitsprinzipien mit einem oberen Pulverzufuhrsystem, einem Pulververteiler mit einer Vielzahl von Rollen und einer Pulververteilung in verschiedene Richtungen. Die Vorrichtung, die Systeme und die Verfahren dienen zum Verteilen des Pulvers, um eine ordnungsgemäße schichtweise Herstellung von dreidimensionalen Objekten zu erleichtern, die mit Hilfe des Binder-Jettings erzeugt werden. Wenn der Verteiler über das Volumen bewegt wird, erzeugt er eine Vibration, sodass das Pulver im Inneren des Volumens des Verteilers verdichtet wird und diese Vibration schichtweise auf das Pulver angewendet wird, um die Dichte des resultierenden dreidimensionalen Objekts zu verbessern, das durch den Binder-Jetting-Prozess gebildet wird. A method for powder distribution in binder jetting for additive manufacturing is described in the document number US2018304367A1 described in the prior art. It is a powder distributor for additive manufacturing with binder jetting. It consists of normal and vibrating powder distributors and leads to a better distribution of the powder. It has a device for binder jetting additive manufacturing with an impeller-like powder distributor with multiple rollers. The roller powder distributor enables the distribution of the powder. It has different processing and working principles with a top powder feed system, a powder distributor with a plurality of rollers and powder distribution in different directions. The device, systems and methods are used to distribute the powder to facilitate proper layer-by-layer manufacturing of three-dimensional objects created using binder jetting. As the distributor is moved across the volume, it creates a vibration so that the powder inside the volume of the distributor is compacted and this vibration is applied to the powder in layers to improve the density of the resulting three-dimensional object formed by the binder jetting process.

Die additive Fertigung mit multidirektionalem Bindemittelausstoß (BJAM) wird in dem Dokument mit der Nummer US20210283693A1 beschrieben, das zum Stand der Technik gehört. Sie basiert auf dem Betrieb mehrerer Pulververteiler in verschiedenen Richtungen unter Verwendung von multidirektionalem Binder-Jetting-Additive-Manufacturing. Es wird ein Pulververteiler mit mehreren Walzenkanälen verwendet und es ist eine Binder-Jetting-Additive-Manufacturing-Vorrichtung, die in verschiedenen Richtungen betrieben werden kann. Sie unterscheidet sich durch seine obere Pulverzufuhr, seinen Mehrfach- und Kanal-Pulververteiler und seine Fähigkeit, Pulver in verschiedene Richtungen zu verteilen. Sie verfügt nicht über einen Walzen-Pulververteiler. Die Geräte, Systeme und Verfahren des Standes der Technik beziehen sich auf Pulververteil- und Binder-Jetting-Verfahren zur sachgerechten und schnellen schichtweisen Herstellung von dreidimensionalen Objekten, die durch Binder-Jetting (Bindemittelstrahlen) geformt werden. Pulververteilung, Pulverdispersion, Wärmeenergieabgabe und deren Kombinationen zielen darauf ab, die Produktionsrate des dreidimensionalen Objekts zu erhöhen.Additive manufacturing with multidirectional binder ejection (BJAM) is described in the document with the number US20210283693A1 which is prior art. It is based on the operation of multiple powder distributors in different directions using multidirectional binder jetting additive manufacturing. It uses a powder distributor with multiple roller channels and is a binder jetting additive manufacturing device that can be operated in different directions. It is distinguished by its top powder feed, its multiple and channel powder distributor and its ability to distribute powder in different directions. It does not have a roller powder distributor. The prior art devices, systems and methods relate to powder distribution and binder jetting processes for the proper and rapid layer-by-layer production of three-dimensional objects formed by binder jetting. Powder distribution, powder dispersion, thermal energy release and their combinations aim to increase the production rate of the three-dimensional object.

Ein additives Fertigungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des additiven Fertigungsverfahrens ist im Dokument mit der Nummer WO2016019939A1 aus dem Stand der Technik beschrieben. Bei einem additiven Fertigungsverfahren werden Pulverschichten in Teilen ausgebildet und anschließend bereichsweise wieder Pulver von der Schicht entfernt, wodurch die Schicht konturiert wird. Abschließend wird die Schicht fixiert. Zur Durchführung eines additiven Herstellungsverfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, die eine Stützfläche, einen Pulverentferner und einen Stabilisator zur Durchführung der Prozesse umfasst. Dazu wird ein Metallpulver verwendet, das mit einem Magneten entfernt werden kann. Das Pulver kann später wieder aufgetragen werden. Anschließend wird in speziellen Bereichen wieder Pulver entnommen und dann gesintert. So wird Schicht für Schicht ein dreidimensionales Objekt hergestellt.An additive manufacturing process and device for carrying out the additive manufacturing process is described in the document with the number WO2016019939A1 described in the prior art. In an additive manufacturing process, powder layers are formed in parts and then powder is removed from the layer in certain areas, thereby contouring the layer. Finally, the layer is fixed. To carry out an additive manufacturing process, a device is used that includes a support surface, a powder remover and a stabilizer to carry out the processes. A metal powder is used for this, which can be removed with a magnet. The powder can be reapplied later. Powder is then removed again in specific areas and then sintered. In this way, a three-dimensional object is produced layer by layer.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von additivem Material aus Mineralpulver ist in dem Dokument mit der Nummer CN106272881A aus dem Stand der Technik beschrieben. Es bezieht sich auf ein additives Herstellungsverfahren und eine Herstellungsvorrichtung aus dem Bereich der additiven Fertigungstechnik. Es zielt darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung unter Verwendung von Mineralpulver bereitzustellen. Als Mineralpulver können ein oder zwei oder mehrere Typen wie Gipspulver, Zirkonsand, Quarzsand, Marmorsand oder Glimmersand verwendet werden. Das Bindemittel ist eine Wasserglaslösung und als Katalysator wird Diacetin verwendet. Es nutzt die additive Herstellung von Mineralpulver und entwickelt die herkömmliche Methode der additiven Herstellung von Pulver weiter, aber die Rohstoffe und Bindemittel sind unterschiedlich.The method and apparatus for producing additive material from mineral powder is described in the document number CN106272881A from the prior art. It relates to an additive manufacturing method and a manufacturing apparatus in the field of additive manufacturing technology. It aims to provide a method and an apparatus for additive manufacturing using mineral powder. As the mineral powder, one or two or more types such as gypsum powder, zircon sand, quartz sand, marble sand or mica sand can be used. The binder is a water glass solution and diacetin is used as the catalyst. It uses the additive manufacturing of mineral powder and further develops the conventional method of additive manufacturing of powder, but the raw materials and binders are different.

Das Herstellungsverfahren mit Metallteil-Additiven und die zugehörige Ausrüstung sind in dem Dokument mit der Nummer CN109550959A aus dem Stand der Technik beschrieben. Es wird ein Verfahren zur additiven Fertigung und zum Sintern von Metallpulvern, insbesondere zur direkten Herstellung von Metallteilen auf der Grundlage eines additiven Fertigungsverfahrens, beschrieben. Das Verfahren wird durchgeführt, indem die dreidimensionalen Modelldaten eines Bauteils in das Steuersystem einer 3D-Druckvorrichtung eingegeben werden, ein Steuerbefehl für den Druckkopf erstellt und der geplante Weg der Arbeitsplattform erzeugt wird. Die gemischten Materialien aus Metallpulver mit rheologischen Eigenschaften und dem Bindemittel werden aus einem Druckkopf gesprüht. Nach dem Erhitzen des Gemischs auf eine Sintertemperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Metallpulvers mit Hilfe einer Wärmequelle und dem Verdampfen und Entfetten des Bindemittels wird die Sinterung des Metallpulvers fortgesetzt, bis das Teil seine Form angenommen hat. Die Sintertemperatur wird niedriger als der Schmelzpunkt des Metalls eingestellt.The manufacturing process with metal part additives and the associated equipment are described in the document with the number CN109550959A from the prior art. A method for additive manufacturing and sintering of metal powders, in particular for the direct production of metal parts based on an additive manufacturing process, is described. The method is carried out by entering the three-dimensional model data of a component into the control system of a 3D printing device, creating a control command for the print head and generating the planned path of the work platform. The mixed materials of metal powder with rheological properties and the binder are sprayed from a print head. After heating the mixture to a sintering temperature below the melting point of the metal powder by means of a heat source and evaporating and degreasing the binder, the sintering of the metal powder is continued until the part has taken its shape. The sintering temperature is set lower than the melting point of the metal.

Eine automatische Prozesssteuerung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung wird in dem Dokument mit der Nummer US2015045928A1 aus dem Stand der Technik beschrieben. Es wurde zur Verringerung der Anzahl der Werkzeuge entwickelt, die ein Anwender zur Steuerung einer additiven Fertigungsanlage verwenden muss, indem eine einzige einheitliche Schnittstelle bereitgestellt wird, um potenzielle Arbeitsvorgänge zu prüfen, um Arbeitsvorgänge in Echtzeit fernzuüberwachen und um während und nach einem Arbeitsvorgang Prozessrückmeldungen zu sammeln und auszuwerten. Darüber hinaus nutzt das System moderne Algorithmen für die Computervision und für das maschinelle Lernen, um Prozesse für das Erkennen und Korrigieren von Systemfehlern und Systemungenauigkeiten zu automatisieren und eine Toleranzkontrolle zu ermöglichen, ohne dass der Anwender eingreifen muss.An automatic process control of a device for additive manufacturing is described in the document with the number US2015045928A1 from the prior art. It is designed to reduce the number of tools a user must use to control an additive manufacturing system by providing a single unified interface to inspect potential operations, to remotely monitor operations in real time, and to collect and evaluate process feedback during and after an operation. In addition, the system uses advanced computer vision and machine learning algorithms to automate processes for detecting and correcting system errors and inaccuracies and to enable tolerance control without user intervention.

Verfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung unter Verwendung der Filament-Modellierung sind in dem Dokument mit der Nummer US2017274585A1 aus dem Stand der Technik beschrieben. Es werden Faserverbundwerkstoffe verwendet. Das Filament aus dem Faserverbundwerkstoff wird erweicht und dann durch Erhöhung des Streckungsgrads begradigt und geformt. Da das erfindungsgemäße Filamentmaterial nicht vollständig aufgeschmolzen wird, fließt das Harz nicht aus der Kohlenstofffaser heraus. Daher wird der beim vollständigen Aufschmelzen auftretende Benetzungsverlust verhindert.Method and apparatus for additive manufacturing using filament modelling are described in the document number US2017274585A1 from the prior art. Fiber composite materials are used. The filament made of the fiber composite material is softened and then straightened and shaped by increasing the degree of stretching. Since the filament material according to the invention is not completely melted, the resin does not flow out of the carbon fiber. Therefore, the wetting loss that occurs during complete melting is prevented.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Teilen mit verschiedenen Bindemitteln zu gewährleisten, ohne an einem einzigen Bindemittel festzuhalten, indem die notwendigen Messungen für die erforderlichen Pulver durch die Verwendung einer Software mit einem Untersystem zur Steuerung aller Parameter der Vorrichtung mit dem Binder-Jetting-Additive-Manufacturing-Verfahren vorgenommen werden und alle Parameter (Wärme, Licht, Motordrehzahl usw.) entsprechend dem zu verarbeitenden Pulver und Bindemittel durch die Definition des Datensatzes, der durch die Bestimmung der Parameter der Binder-Jetting-Vorrichtung vorbereitet wurde, eingestellt werden.The main objective of the present invention is to ensure the production of parts with different binders without being stuck to a single binder, by making the necessary measurements for the required powders through the use of a software with a subsystem for controlling all the parameters of the device with the Binder Jetting Additive Manufacturing process and setting all the parameters (heat, light, motor speed, etc.) according to the powder and binder to be processed through the definition of the data set prepared by determining the parameters of the Binder Jetting device.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das System durch Auffinden der am besten geeigneten Betriebsbedingungen des Systems zu optimieren, indem die das System beeinflussenden Parameter für den koordinierten Betrieb aller Systeme in der Vorrichtung verwendet werden (Verteilen, Spritzen (Jetting), Vorhärtung usw.).Another object of the invention is to optimize the system by finding the most suitable operating conditions of the system by using the parameters influencing the system for the coordinated operation of all systems in the device (dispensing, jetting, pre-curing, etc.).

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, sicherzustellen, dass die Vorrichtung, die das Binder-Jetting-Additive-Manufacturing-Verfahren anwendet, sowohl ein Heizprozess mittels UV- als auch Infrarot in dem vom Aushärtesystem durchgeführten Vorhärtungsprozess bereitstellt, wodurch sichergestellt wird, dass anders als im Stand der Technik das verteilte bzw. aufgesprühte Bindemittel aushärtet und die Rohmaterialpulver zusammenhält.Another object of the present invention is to ensure that the apparatus employing the binder jetting additive manufacturing process provides both UV and infrared heating processes in the pre-curing process performed by the curing system, thereby ensuring that, unlike the prior art, the dispersed or sprayed binder cures and holds the raw material powders together.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Softwaresteuerung und eine elektronische Kommunikation der Vorrichtung vorzusehen, indem Datensätze erstellt und in das Steuerungs-Untersystem eingegeben werden, so dass alle Parameter der Vorrichtung und der Maschine, die das BJAM-Verfahren anwendet, geändert und mit verschiedenen Bindemitteln in Einklang gebracht werden können.Another object of the present invention is to provide software control and electronic communication of the device by creating and entering data sets into the control subsystem so that all parameters of the device and the machine applying the BJAM method can be changed and aligned with different binding agents.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen um sich selbst drehenden Walzen-Pulververteiler zu offenbaren, der es ermöglicht, das Pulver in der Pulverzuführkammer im unteren Pulverzuführsystem schichtweise auf die Fertigungsplattform zu verteilen.Another object of the present invention is to disclose a self-rotating roller powder distributor that enables the powder in the powder feed chamber in the lower powder feed system to be distributed layer by layer onto the manufacturing platform.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Sicherstellung, dass die Vorrichtung Betriebsbereit ist, indem die optimalen Systemparameter aus dem Datenspeicher entnommen werden, die ein harmonisches Funktionieren der Systeme im Hintergrund gewährleisten, indem die für die Produktion festgelegten Kriterien (Schichtdicke, Bindemitteltyp usw.) vor dem Produktionsstart in die entsprechenden Felder auf dem Softwarebildschirm eingegeben werden.Another aim of the present invention is to ensure that the device is ready for operation by extracting the optimal system parameters from the data memory, which ensure a harmonious functioning of the systems in the background by entering the criteria defined for production (layer thickness, binder type, etc.) into the corresponding the fields on the software screen.

Die erfindungsgemäße additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren umfasst Folgendes:

  • - ein Pulverzufuhrsystem, das dafür sorgt, dass die zuzuführenden und herzustellenden Pulver in den Kammern gelagert und in präzisen Abmessungen verwendet werden,
  • - ein Pulververteilungssystem, das es ermöglicht, das vom Pulverzuführungssystem abgegebene Pulver in Dicke einer Schicht auf der Fertigungsplattform zu verteilen,
  • - ein Ausstoßsystem (Jetting-System), das es ermöglicht, das Bindemittel in der für den Pulverrohstoff nach dessen Ausstoß geeigneten Geometrie und Menge auszustoßen,
  • - wobei das Ausstoßsystem in Einklang mit jedem Bindemittel verwendet werden kann,
  • - ein Aushärtesystem, das die Aushärtung des Bindemittels gewährleistet, das dem Pulverrohstoff aus dem Verteilsystem zugesetzt wird, und das dafür sorgt, dass der Pulverrohstoff und das Bindemittel zusammenbleiben,
  • - ein untergeordnetes Steuersystem, das die Anwendung der Menge des Pulverrohstoffs, die Art des Bindemittels und die Art der Bindemittelverteilung, die Durchführung der Aushärtung mit UV- und/oder Infrarotheizen und die Anwendung aller Parameter wie die geeignete Motordrehzahl entsprechend dem Pulverrohstoff der Vorrichtung sicherstellt,
  • - wobei das besagte untergeordnete Steuerungssystem für die Softwaresteuerung und die elektronische Kommunikation der Werkbank hinsichtlich der Definition der optimalen, als Ergebnis der Messungen erhaltenen Datensätze sorgt,
  • - Druckkopf für die Verarbeitung mit UV-härtbaren und/oder durch Infrarotwärme gehärteten Bindemitteln aus dem Jetting-System.
The additive manufacturing device according to the invention with binder jetting method comprises the following:
  • - a powder feeding system that ensures that the powders to be fed and produced are stored in the chambers and used in precise dimensions,
  • - a powder distribution system that allows the powder delivered by the powder feed system to be distributed on the production platform in a layer thickness,
  • - a jetting system that allows the binder to be ejected in the geometry and quantity appropriate for the powder raw material after its ejection,
  • - the ejection system can be used in accordance with any binder,
  • - a curing system that ensures the curing of the binder added to the powder raw material from the distribution system and that ensures that the powder raw material and the binder stay together,
  • - a subordinate control system that ensures the application of the amount of powder raw material, the type of binder and the type of binder distribution, the implementation of the curing with UV and/or infrared heating and the application of all parameters such as the appropriate motor speed according to the powder raw material of the device,
  • - said subordinate control system provides the software control and electronic communication of the workbench with regard to the definition of the optimal data sets obtained as a result of the measurements,
  • - Print head for processing with UV-curable and/or infrared heat-cured binders from the jetting system.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dafür zu sorgen, dass das Pulver in der Pulverzuführkammer mit Hilfe eines Pulververteilsystems mit einer rotierenden Walze in der Vorrichtung schichtweise in der Fertigungskammer verteilt wird.A further object of the present invention is to ensure that the powder in the powder feed chamber is distributed layer by layer in the production chamber by means of a powder distribution system with a rotating roller in the device.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, sicherzustellen, dass das Bindemittel mit einem Druckkopf im Jetting-System entsprechend der zuvor mit Hilfe eines Schnittprogramms ermittelten Schichtform des 3D-Teils nach dem Verteilen jeder Pulverschicht aufgesprüht wird.Another object of the present invention is to ensure that the binder is sprayed with a print head in the jetting system according to the layer shape of the 3D part previously determined with the aid of a cutting program after the distribution of each powder layer.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das auf das Pulver aufgesprühte Bindemittel mit Hilfe eines Aushärtesystems zu trocknen und die Haftung des Pulvers und des Bindemittels zueinander sicherzustellen.A further object of the present invention is to dry the binder sprayed onto the powder by means of a curing system and to ensure the adhesion of the powder and the binder to each other.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine additive Fertigung bereitzustellen, indem alle Schritte immer wieder wiederholt werden, bis das dreidimensionale Teil durch erneutes Durchführen des Pulververteilungsverfahrens nach Herstellung der ersten Schicht erhalten worden ist.An object of the present invention is to provide additive manufacturing by repeating all steps over and over again until the three-dimensional part is obtained by repeating the powder distribution process after producing the first layer.

Die strukturellen und charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden Zeichnungen und die ausführliche Beschreibung, die unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen gemacht wird, klar verständlich, und daher soll die Bewertung unter Berücksichtigung dieser Figuren und der ausführlichen Beschreibung gemacht werden.The structural and characteristic features of the present invention will be clearly understood from the following drawings and the detailed description made with reference to these drawings, and therefore the evaluation should be made in consideration of these figures and the detailed description.

FigurenbeschreibungCharacter description

  • 1 ist die allgemeine Ansicht von Systemen, die die additive Fertigungsvorrichtung mit dem Binder-Jetting-Verfahren und den angewandten Prozessen verwenden. 1 is the general view of systems using the additive manufacturing device with the binder jetting method and the processes applied.

Beschreibung der Bezugszeichen:Description of reference symbols:

11
PulververteilsystemPowder distribution system
22
FertigungsplattformManufacturing platform
33
Jetting-SystemJetting system
44
AushärtesystemCuring system

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Vorrichtung für die additive Fertigung mit Hilfe des Binder-Jetting-Verfahrens umfasst ein Pulververteilsystem (1), eine Fertigungsplattform (2), ein Jetting-System (3), ein Aushärtesystem (4), ein Pulverzuführsystem und ein Steuerungs-Untersystem. In der Vorrichtung für die additive Fertigung mittels Binder-Jetting-Verfahren, deren allgemeine Ansicht der Herstellung und der Systeme in dargestellt ist, wird das Pulver im Pulverzuführsystem mit Hilfe eines Pulververteilsystems (1) mit einer rotierenden Walze Schicht für Schicht auf die Fertigungsplattform (2) aufgetragen. Nach dem Verteilen einer jeden Pulverschicht wird das Bindemittel mit einem Druckkopf im Jetting-System (3) entsprechend der mit Hilfe eines Schnittprogramms bestimmten Schichtform des dreidimensionalen Teils aufgesprüht. Anschließend wird das auf das Pulver aufgesprühte Bindemittel getrocknet und das Pulver und das Bindemittel verbinden sich mit Hilfe eines zwischengelagerten Aushärtesystems (4). Das Aushärtesystem (4) kann den Aushärtungsprozess mit Hilfe von UV- oder Infrarotheizen durchführen. Dann beginnt der Prozess wieder von vorne, die Schritte werden wiederholt, bis das dreidimensionale Teil entstanden ist, wobei die Pulverrohstoffe erneut auf demselben Teil verteilt werden. Auf diese Weise werden alle Schichten additiv miteinander verbunden. Das untergeordnete Steuersystem des Geräts, das die additive Fertigung mittels Bindemittelstrahlverfahren (Binder-Jetting) durchführt, gewährleistet die Anwendung der Menge des Pulverrohstoffs, der Art des Bindemittels und der Art des Binder-Jetting, die Durchführung der Aushärtung mittels UV- und/oder Infraroteheizen und die Anwendung aller Parameter, wie z. B. der geeigneten Motordrehzahl, entsprechend dem Pulverrohstoffs der Vorrichtung.The apparatus for additive manufacturing using the binder jetting method comprises a powder distribution system (1), a manufacturing platform (2), a jetting system (3), a curing system (4), a powder feeding system and a control subsystem. In the apparatus for additive manufacturing using the binder jetting method, the general view of the manufacturing and systems in As shown, the powder is applied layer by layer to the production platform (2) in the powder feed system using a powder distribution system (1) with a rotating roller. After each powder layer has been distributed, the binder is sprayed on with a print head in the jetting system (3) according to the layer shape of the three-dimensional part determined using a cutting program. The binder sprayed onto the powder is then dried and the powder and the binder bond together using an intermediate curing system (4). The curing system (4) can accelerate the curing process using of UV or infrared heating. Then the process starts again from the beginning, the steps are repeated until the three-dimensional part is created, with the powder raw materials again distributed on the same part. In this way, all the layers are additively bonded together. The subordinate control system of the device that performs additive manufacturing by binder jetting ensures the application of the amount of powder raw material, the type of binder and the type of binder jetting, the implementation of the curing by UV and/or infrared heating and the application of all parameters, such as the appropriate motor speed, according to the powder raw material of the device.

Das Pulververteilsystem (1) ermöglicht es, das vom Pulverzuführsystem abgegebene Pulver in einer Dicke einer Schicht auf der Fertigungsplattform (2) zu verteilen. Das Pulverzuführsystem sorgt dafür, dass die zuzuführenden und herzustellenden Pulver in den Kammern gelagert werden und auf die Fertigungsplattform (2) durch Einwirken in präzisen Abmessungen verteilt werden. Das Aushärtesystem (4) sorgt dafür, dass das aufgesprühte Bindemittel durch Aushärtung aushärtet und das Rohstoffpulver zusammenhält. Das Jetting-System (3) sorgt dafür, dass das Bindemittel mit Hilfe des Druckkopfes in einer bestimmten Geometrie auf den pulverförmigen Rohstoff aufgesprüht wird. Der Druckkopf ist so konfiguriert, dass er mit jeder Art von Bindemittel zusammenarbeitet. Der Druckkopf ist sowohl für UV-härtende als auch für Infrarot-wärmehärtende Bindemittel konfiguriert. Das Steuerungs-Untersystem sorgt für die Softwaresteuerung und die elektronische Kommunikation der Werkbank.The powder distribution system (1) allows the powder delivered by the powder feed system to be distributed on the manufacturing platform (2) in a layer thickness. The powder feed system ensures that the powders to be fed and produced are stored in the chambers and distributed on the manufacturing platform (2) by acting in precise dimensions. The curing system (4) ensures that the sprayed binder hardens by curing and holds the raw material powder together. The jetting system (3) ensures that the binder is sprayed onto the powdered raw material in a specific geometry with the help of the print head. The print head is configured to work with any type of binder. The print head is configured for both UV-curing and infrared heat-curing binders. The control subsystem provides software control and electronic communication of the workbench.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur additiven Fertigung mit Binder-Jetting-Verfahren umfasst Folgendes:

  • - ein Pulverzuführsystem, das dafür sorgt, dass die zuzuführenden und herzustellenden Pulver in den Kammern gelagert und in präzisen Abmessungen verwendet werden,
  • - ein Pulververteilsystem (1), das es ermöglicht, das aus dem Pulverzuführsystem austretende Pulver in einer Schichtdicke auf der Fertigungsplattform zu verteilen,
  • - ein Jetting-System (3), das es ermöglicht, das Bindemittel nach dem Verteilen des pulverförmigen Rohstoffs in der für den Pulverrohstoff geeigneten Geometrie und Menge auszustoßen,
  • - wobei das Sprühsystem (3) in Einklang mit jedem Bindemittel zusammenarbeiten kann,
  • - ein Aushärtesystem (4), das die Aushärtung des dem pulverförmigen Rohstoff aus dem Jetting-System (3) hinzugefügten Bindemittels gewährleistet und dafür sorgt, dass dieser pulverförmige Rohstoff und das Bindemittel zusammenbleiben,
  • - Steuerungs-Untersystem, das die Anwendung der Menge des pulverförmigen Rohstoffs, die Art des Bindemittels und die Art der Bindemittelverteilung, die Durchführung der Aushärtung mittels UV- und/oder Infrarotheizen und die Anwendung aller Parameter wie die geeignete Motordrehzahl entsprechend dem pulverförmigen Rohstoff der Vorrichtung sicherstellt,
  • - das besagte Steuerungs-Untersystem sorgt für die Softwaresteuerung und elektronische Kommunikation der Werkbank in Hinsicht auf die Definition der optimalen Datensätze, die als Ergebnis der Messungen erhalten wurden,
  • - Druckkopf für die Verarbeitung mit UV-härtbaren und/oder durch Infrarotwärme gehärteten Bindemitteln aus dem Jetting-System (3).
The device according to the invention for additive manufacturing using binder jetting processes comprises the following:
  • - a powder feeding system that ensures that the powders to be fed and produced are stored in the chambers and used in precise dimensions,
  • - a powder distribution system (1) which enables the powder emerging from the powder feed system to be distributed in a layer thickness on the production platform,
  • - a jetting system (3) which enables the binder to be ejected after the powdered raw material has been distributed in the geometry and quantity appropriate for the powdered raw material,
  • - the spray system (3) can work in harmony with any binder,
  • - a curing system (4) which ensures the curing of the binder added to the powdered raw material from the jetting system (3) and ensures that this powdered raw material and the binder remain together,
  • - Control subsystem that ensures the application of the amount of powdered raw material, the type of binder and the type of binder distribution, the implementation of the curing by means of UV and/or infrared heating and the application of all parameters such as the appropriate motor speed according to the powdered raw material of the device,
  • - said control subsystem provides software control and electronic communication of the workbench with a view to defining the optimal data sets obtained as a result of the measurements,
  • - Print head for processing with UV-curable and/or infrared heat-cured binders from the jetting system (3).

Es sollte sichergestellt werden, dass alle Systeme der Vorrichtung, wie z. B. das Pulververteilsystem (1), das Jetting-System (3), das Aushärtesystem (4) und ähnliche Systeme, aufeinander abgestimmt sind, um die Herstellung zu gewährleisten. Daher muss jedes System zunächst in sich selbst funktionieren und optimiert werden. Es ist beispielsweise notwendig, die Motordrehzahl des Pulververteilsystems (1) und die Geschwindigkeit des Pulververteilsystems (1) zu optimieren, um das Pulver gleichmäßig und adäquat zu verteilen. Es wird ein Datenspeicher angelegt, in dem verschiedene Motordrehzahlen und Verteilungsgeschwindigkeiten miteinander kombiniert werden, um die optimalen Werte zu finden. Die optimalen Betriebsparameter werden in das Steuerungs-Untersystem eingegeben, nachdem die für die Herstellung am besten geeigneten Parameter im Datenspeicher ermittelt wurden. Auf diese Weise werden die am besten geeigneten Betriebsbedingungen für das System geschaffen und in das Steuerungs-Untersystem eingegeben, indem die Parameter verwendet werden, die das System optimal beeinflussen.It should be ensured that all systems of the device, such as the powder distribution system (1), the jetting system (3), the curing system (4) and similar systems, are coordinated with each other to ensure manufacturing. Therefore, each system must first function and be optimized within itself. For example, it is necessary to optimize the motor speed of the powder distribution system (1) and the speed of the powder distribution system (1) in order to distribute the powder evenly and adequately. A data memory is created in which different motor speeds and distribution speeds are combined to find the optimal values. The optimal operating parameters are entered into the control subsystem after the parameters most suitable for manufacturing are determined in the data memory. In this way, the most suitable operating conditions for the system are created and entered into the control subsystem by using the parameters that optimally affect the system.

Die optimale Anzahl der Parameter wird ebenfalls als mehr als einer angegeben, da die Anzahl der Parameter, die das System beeinflussen, mehr als einer ist. Andererseits werden die für die Produktion ermittelten Kriterien ähnlich wie bei der Ermittlung der optimalen Werte vor dem Start der Produktion erzeugt. Beispiele sind die Schichtdicke, der Bindemitteltyp, der Strahlwinkel des Bindemittels, die UV- oder Infrarot-Heizwerte, die in der Aushärtungsphase des Bindemittels verwendet werden sollen. Diese Werte werden ebenfalls in den Softwarebildschirm des Steuerungs-Untersystems eingegeben. Die Software macht die Vorrichtung produktionsbereit, indem sie die optimalen Systemparameter aus dem Datenspeicher entnimmt, die im Hintergrund den harmonischen Betrieb der Systeme nach den eingegebenen Kriterien sicherstellen.The optimum number of parameters is also specified as more than one because the number of parameters affecting the system is more than one. On the other hand, the criteria determined for production are generated similarly to the determination of the optimum values before starting production. Examples are the layer thickness, the binder type, the beam angle of the binder, the UV or infrared heating values to be used in the curing phase of the binder. These values are also entered into the software screen of the control subsystem. The software makes the device ready for production by taking the optimum system parameters from the data memory, which ensure the harmonious operation of the systems in the background according to the entered criteria.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7087109 B2 [0004]US 7087109 B2 [0004]
  • US 5387380 A [0005]US 5387380 A [0005]
  • US 6719948 B2 [0006]US 6719948 B2 [0006]
  • US 6109332 A [0007]US 6109332 A [0007]
  • US 2018304367 A1 [0008]US 2018304367 A1 [0008]
  • US 20210283693 A1 [0009]US 20210283693 A1 [0009]
  • WO 2016019939 A1 [0010]WO 2016019939 A1 [0010]
  • CN 106272881 A [0011]CN106272881A [0011]
  • CN 109550959 A [0012]CN109550959A [0012]
  • US 2015045928 A1 [0013]US 2015045928 A1 [0013]
  • US 2017274585 A1 [0014]US 2017274585 A1 [0014]

Claims (5)

Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: - ein Pulverzuführsystem, das dafür sorgt, dass die zuzuführenden und herzustellenden Pulver in den Kammern gelagert und in für die Verarbeitung zweckmäßigen Abmessungen verwendet werden, - ein Pulververteilsystem (1), das es ermöglicht, das von dem Pulverzuführsystem abgegebene Pulver in Dicke einer Schicht auf der Fertigungsplattform (2) zu verteilen, - ein Jetting-System (3), das es ermöglicht, das Bindemittel auf den Pulverrohstoff nach dessen Verteilung zu verteilen, - ein Aushärtesystem (4), das die Aushärtung des Bindemittels gewährleistet, das dem Pulverrohstoff aus dem Jetting-System (3) zugesetzt wird, und das dafür sorgt, dass der Pulverrohstoff und das Bindemittel zusammenbleiben, - ein untergeordnetes Steuersystem, das die Anwendung der Menge des Pulverrohstoffs, die Art des Bindemittels und die Art der Bindemittelverteilung, die Durchführung der Aushärtung mit UV- und/oder Infrarotheizen und die Anwendung aller Parameter, wie die geeignete Motordrehzahl, entsprechend dem Pulverrohstoff der Vorrichtung sicherstellt.Additive manufacturing device with binder jetting process, characterized in that it comprises: - a powder feeding system which ensures that the powders to be fed and produced are stored in the chambers and used in dimensions suitable for processing, - a powder distribution system (1) which enables the powder delivered by the powder feeding system to be distributed on the manufacturing platform (2) in the thickness of a layer, - a jetting system (3) which enables the binder to be distributed on the powder raw material after it has been distributed, - a curing system (4) which ensures the curing of the binder added to the powder raw material from the jetting system (3) and which ensures that the powder raw material and the binder remain together, - a subordinate control system which controls the application of the amount of powder raw material, the type of binder and the type of binder distribution, the implementation of the curing with UV and/or infrared heating and the application of all parameters, such as the appropriate Motor speed, according to the powder raw material of the device. Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es das Folgende umfasst: ein untergeordnetes Steuerungssystem für die Softwaresteuerung und die elektronische Kommunikation der Werkbank hinsichtlich der Definition der optimalen, als Ergebnis der Messungen erhaltenen Datensätze.Additive manufacturing device with binder jetting process according to Claim 1 , characterized in that it comprises: a subordinate control system for the software control and electronic communication of the workbench with regard to the definition of the optimal data sets obtained as a result of the measurements. Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es das Folgende umfasst: einen Druckkopf für die Verarbeitung mit UV-härtbaren und/oder durch Infrarotwärme gehärteten Bindemitteln aus dem Jetting-System (3).Additive manufacturing device with binder jetting process according to Claim 1 or 2 , characterized in that it comprises the following: a print head for processing with UV-curable and/or infrared heat-cured binders from the jetting system (3). Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärtesystem (4) sowohl mit UV- als auch mit Infrarot-Heizen arbeitet.Additive manufacturing device with binder jetting process according to one of the preceding claims, characterized in that the curing system (4) works with both UV and infrared heating. Additive Fertigungsvorrichtung mit Binder-Jetting-Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es das Folgende umfasst: das untergeordnete Steuersystem, welches es ermöglicht, dass die additive Fertigungsvorrichtung mit dem Binder-Jetting-Verfahren zur Fertigung unter Heranziehen von den gemessenen und aufgezeichneten optimalen Systemparametern aus dem Datenspeicher ausgestaltet ist.Additive manufacturing apparatus with binder jetting method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises the following: the subordinate control system which enables the additive manufacturing apparatus with the binder jetting method to be designed for manufacturing using the measured and recorded optimal system parameters from the data storage.
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TR2022017341 2022-11-16
PCT/TR2022/051698 WO2024107136A1 (en) 2022-11-16 2022-12-29 Additive manufacturing device with binder jetting method

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Country Link
DE (1) DE212022000273U1 (en)
WO (1) WO2024107136A1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387380A (en) 1989-12-08 1995-02-07 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US6109332A (en) 1992-11-30 2000-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Ceramic mold finishing
US6719948B2 (en) 2000-05-22 2004-04-13 Massachusetts Institute Of Technology Techniques for infiltration of a powder metal skeleton by a similar alloy with melting point depressed
US7087109B2 (en) 2002-09-25 2006-08-08 Z Corporation Three dimensional printing material system and method
US20150045928A1 (en) 2013-08-07 2015-02-12 Massachusetts Institute Of Technology Automatic Process Control of Additive Manufacturing Device
WO2016019939A1 (en) 2014-08-05 2016-02-11 Fateri Miranda Additive manufacturing method and device for carrying out the additive manufacturing method
CN106272881A (en) 2016-07-26 2017-01-04 中国地质大学(武汉) A kind of mineral powder increases manufacture process and manufactures device
US20170274585A1 (en) 2016-03-28 2017-09-28 Arevo, Inc. Method and Apparatus for Additive Manufacturing Using Filament Shaping
US20180304367A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Powder spreading in binder jetting for additive manufacturing
CN109550959A (en) 2019-01-31 2019-04-02 广州中国科学院工业技术研究院 A kind of metal parts increasing material manufacturing method and device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3566869B1 (en) * 2018-05-08 2021-09-22 9328-8082 Québec Inc. Modular additive manufacturing system and related methods for continuous part production
US20200009795A1 (en) * 2018-06-11 2020-01-09 Desktop Metal Inc. Interface layers and removable object supports for 3d printing
AU2021401816A1 (en) * 2020-12-18 2023-06-22 Strong Force Vcn Portfolio 2019, Llc Robot fleet management and additive manufacturing for value chain networks

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387380A (en) 1989-12-08 1995-02-07 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US6109332A (en) 1992-11-30 2000-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Ceramic mold finishing
US6719948B2 (en) 2000-05-22 2004-04-13 Massachusetts Institute Of Technology Techniques for infiltration of a powder metal skeleton by a similar alloy with melting point depressed
US7087109B2 (en) 2002-09-25 2006-08-08 Z Corporation Three dimensional printing material system and method
US20150045928A1 (en) 2013-08-07 2015-02-12 Massachusetts Institute Of Technology Automatic Process Control of Additive Manufacturing Device
WO2016019939A1 (en) 2014-08-05 2016-02-11 Fateri Miranda Additive manufacturing method and device for carrying out the additive manufacturing method
US20170274585A1 (en) 2016-03-28 2017-09-28 Arevo, Inc. Method and Apparatus for Additive Manufacturing Using Filament Shaping
CN106272881A (en) 2016-07-26 2017-01-04 中国地质大学(武汉) A kind of mineral powder increases manufacture process and manufactures device
US20180304367A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Powder spreading in binder jetting for additive manufacturing
US20210283693A1 (en) 2017-04-21 2021-09-16 Desktop Metal, Inc. Multi-directional binder jetting additive manufacturing
CN109550959A (en) 2019-01-31 2019-04-02 广州中国科学院工业技术研究院 A kind of metal parts increasing material manufacturing method and device

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