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1. (WO2019047996) DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UN COMPOSANT PAR IMPRESSION MULTIMATÉRIAUX 3D ET COMPOSANT FABRIQUÉ
Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels 3D-Multimaterialdruck, insbesondere zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, dadurch

gekennzeichnet, dass mittels eines Extrusionsverfahrens aus Pulver und Binder gemischte metallische und keramische Pasten zur Erzeugung des Bauteils schichtweise mittels einer Extrusionsdüse aufgetragen und in Form gebracht werden und dass der Druckprozess mittels einer Überwachungseinrichtung derart überwacht wird, dass

- mittels einer Kamera Fehlstellen im Druck erkannt, lokalisiert und mit den Messungen einer kontinuierlichen Überwachung verglichen werden, wobei basierend auf erkannten Fehlstellen automatisch neue Extrusionswege erstellt werden, die die Fehlstellen vollautomatisch beheben und/oder

- mittels einer Kamera eine Über- oder Unterfüllung jeder gedruckten Schicht in Bezug auf die Extrusionsmenge überwacht wird, wobei mit Hilfe von bildgebenden Verfahren der Füllgrad jeder gedruckten Schicht während des Druckprozesses erfasst und ausgewertet wird und/oder

- mittels einer Überwachung des Drucks im Bereich der Extrusionsdüse

temporären Verstopfungen in der Extrusionsdüse erkannt werden, wobei die Verstopfung außerhalb des gedruckten Körpers durch Erhöhung des Drucks gelöst und anschließend der Druckprozess fortgeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung von Fehlstellen im Druck, dadurch gekennzeichnet, dass eine während des Druckvorgangs auf dem Druckkörper abgelegte Raupe mit Hilfe der Kamera und Bilderkennungs- und

Auswerteverfahren beurteilt wird und im Falle von Fehlstellen diese vor der nächsten Schicht und/oder dem nächsten Material behoben werden.

Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung von Fehlstellen, dadurch

gekennzeichnet, dass nach der Fertigstellung eines Materials in einer Schicht der entsprechende Bereich mit Hilfe der bildgebenden Materialien erfasst und der Verlauf der Extrusionswege anhand eines Bilderkennungsverfahrens ermittelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Überwachung der Über-/Unterfüllung der

Extrusionsmenge, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der dynamischen

Anpassung eines Skalierungsfaktors in Form einer Regelschleife an den

Druckprozess, der Über- beziehungsweise Unterfüllung entgegen gewirkt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dass das Lösen der Verstopfung der Extrusionsdüse mittels Abfallen des gemessenen Drucks detektiert wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Binder in Form einer Emulsion aus mehreren Komponenten Anwendung findet, wobei mittels der Emulsion eine gezielte Einstellung der Binderparameter erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder aus

Polymeren unterschiedlicher Kettenlänge, ringförmigen

Kohlenwasserstoffverbindungen, iso-Parafinen, Olefinen, n-Parafinen,

Polysaccharide, oberflächenaktiven Substanzen oder Entschäumern oder einer Kombination wenigstens zweier dieser Komponenten besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem erfolgten Druck des Bauteils ein Sintervorgang der gedruckten Teile erfolgt, wobei das Temperaturniveau und die Sinteratmosphäre derart gewählt wird, dass die Binderanteile mittels Oxidation aus dem Bauteil ausgetrieben werden, wobei folgend die Temperatur auf 900 - 1500 °C erhöht wird, wodurch die oxidierten metallischen Bestandteile des gedruckten Bauteils mit Hilfe von Aktivgasen reduziert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

mittels einer automatischen Misch- und Zuführeinrichtung die metallische und keramische Paste unter Vakuum gemischt und dem Druckkopf mittels Schwerkraft und Vibration zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und

Zuführeinrichtung eine Einlassöffnung aufweist, wobei aus Amplitude, Frequenz, Pulverbeschaffenheit und Durchmesser der Einlassöffnung die zum Mischen bereitgestellt Menge ermittelt wird.

1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Beimengung von Zuschlagstoffen in die Keramikpaste der

Schrumpfungswert während der Trocknung und des Sinterprozesses, sowie die physikalischen Eigenschaften des Druckkörpers eingestellt werden.

12. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils mittels 3D-Multimaterialdruck, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Extrusionsverfahrens aus Pulver und Binder gemischte metallische und keramische Pasten zur Erzeugung des Bauteils schichtweise mittels einer Extrusionsdüse auftragbar und in Form bringbar sind, aufweisend eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des

Druckprozesses, wobei die Überwachungseinrichtung

o eine, Fehlstellen im Druck erkennende, lokalisierende und mit den Messungen einer kontinuierlichen Überwachung vergleichende, Kamera aufweist

und/oder

o Mittel zur Überwachung eines Drucks zur Erkennung temporärer Verstopfungen im Bereich der Extrusionsdüse aufweist und dass die Verstopfung außerhalb des gedruckten Körpers durch Erhöhung des Drucks lösbar und der Druckprozess fortführbar ist, und/oder

o eine Über- oder Unterfüllung jeder gedruckten Schicht in Bezug auf die Extrusionsmenge überwachende Kamera aufweist, und mit einem bildgebenden Verfahren der Füllgrad jeder gedruckten Schicht während des Druckprozesses erfassbar und auswertbar ist.

13. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils mittels 3D-Multimaterialdruck, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Extrusionsverfahrens aus Pulver und Binder gemischte metallische und keramische Pasten zur Erzeugung des Bauteils schichtweise mittels einer Extrusionsdüse auftragbar und in Form bringbar sind mit einer Misch- und Zuführeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und Zuführeinrichtung einen unter Vakuum stehenden Mischbehälter aufweist und mit einer Vibrationseinrichtung derart verbunden ist, dass der Mischbehälter zum Schwingen anregbar ist, wobei die Paste mittels der Schwingungen in Richtung der Extrusionsdüse transportierbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der keramischen und metallischen Pasten im Mischbehälter mittels eines Rührwerkes erfolgt, wobei der Mischbehälter eine variable Einlassöffnung für die Zuführung eines Pulvers sowie eine Zuführung für einen Binder aufweist.

15. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils mittels 3D-Multimaterialdruck, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Extrusionsverfahrens aus Pulver und Binder gemischte metallische und keramische Pasten zur Erzeugung des Bauteils schichtweise mittels einer Extrusionsdüse auftragbar und in Form bringbar sind, wobei die Vorrichtung eine Bauplattform aufweist und die Bauplattform in Form einer keramischen Bauplattform ausgebildet ist, wobei die Bauplattform eine poröse Struktur aufweist derart, dass dem Bauteil gezielt Feuchtigkeit zuführbar oder entziehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauplattform eine intrinsische Struktur aufweist, wobei diese von Luft und/oder Lösungsmittel durchströmbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Paste vorzugsweise aus Silikatkeramiken besteht und/oder dass den Silikatkeramiken Glaspulver und/oder technische Keramiken beigemengt sind.

18. Bauteil, hergestellt mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Gitterstruktur aus Raupen aufweist, die in einer Ebene in einem Abstand zueinander abgelegt sind, wobei in der darüber liegenden Ebene ebenfalls Raupen durch

Extrusion abgelegt sind, wobei diese sich in ihrer Ausrichtung zu den darunter liegenden Raupen unterscheiden und einen Abstand zu ihren benachbarten Raupen in der Ebene aufweisen.

19. Bauteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in Form

eines Wärmetauschers ausgebildet ist.