AT518775B1 - Vorrichtung zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers (SK) für die Bauindustrie aus einer Mehrzahl von auf einer Druckplattform (9) übereinander angeordneter Schichten aus Partikelmaterial (P), die in örtlich vorbestimmten Bereichen verfestigt und miteinander zum wenigstens einen dreidimensionalen Schichtkörpers (SK) verbunden sind, umfassend − wenigstens einen Druckrahmen (8) mit einer Längsführung (11) und/oder einer Querführung (12), − wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) zur schichtweisen Auftragung des Partikelmaterials (P) auf der Druckplattform (9), wobei die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) entlang der Längsführung (11) und/oder der Querführung (12) beweglich gelagert ist, und − wenigstens einen am Druckrahmen (8) verfahrbar gelagerter Druckkopf (7) zur Abgabe wenigstens eines Bindemittels an den örtlich vorbestimmten Bereichen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Roboter (2) vorgesehen ist, und die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) an den zumindest einen Roboter (2) zum Antreiben und/oder zur Befüllung mit Partikelmaterial (P) der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) koppelbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie aus einer Mehrzahl von auf einer Druckplattform übereinander angeordneten Schichten aus Partikelmaterial mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Weiters soll ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie angegeben werden.

[0003] Vorrichtungen der eingangs genannten Art zählen bereits zum Stand der Technik und werden beispielsweise in der DE 10 2012 012 363 A1 gezeigt. Die Vorrichtungen weisen einen Druckkopf auf, welcher zuvor in Schichten auf eine Druckplattform aufgetragenes Material verfestigt. Das Aufträgen der Schichten erfolgt durch eine Beschichtungsvorrichtung, welche im Bereich eines Druckrahmens über der Druckplattform beweglich gelagert ist. Die Beschichtungsvorrichtung weist dabei ein Antriebsmittel auf, welches die Beschichtungsvorrichtung entlang zweier Raumrichtungen am Druckrahmen bewegt, um das Material gleichmäßig auf der Druckplattform zu verteilen. Die Beschichtungseinrichtung trägt einen Zwischenspeicher oder Vorratsbehälter, welcher das aufzutragende Material beinhaltet. Dieser ist entlang von Linearführungen gelagert und wird durch Antriebsmittel angetrieben. Die Bewegungen des Zwischenspeichers und der Beschichtungsvorrichtung sind somit nur eingeschränkt im Bereich der Führungen durchführbar und stets abhängig von den dort befindlichen Antriebselementen. Ein Herausfahren des Zwischenspeichers aus einem Bereich außerhalb des Druckrahmens oder eine Veränderung der Antriebseigenschaften ist nicht möglich. Beispielsweise kann der Zwischenspeicher für Befüllungszwecke, Reinigungszwecke oder Wartungsarbeiten nicht in einen Bereich außerhalb der Linearführungen - oder in anderen Worten - dem Druckrahmen, geführt werden. Bei Änderungen in den Bewegungsparametern der Beschichtungseinrichtung können diese nur durch aufwändige Arbeiten an den Antriebselementen oder durch ein komplexes Umprogrammieren der Steuerung und Regelung der Antriebselemente erfolgen. Alle Antriebsmittel befinden sich beim Stand der Technik stets im Arbeitsbereich der Vorrichtung und können im Zuge der 3D Druckprozesse durch die aufzutragenden Materialien verunreinigt werden. Bei Verwendung von Partikelmaterial als Druckmaterial, welches durch ein flüssiges Bindemittel ausgehärtet wird, kann eine permanente Staubbelastung auftreten. Das feinkörnige Partikelmaterial kann sich an den aktiven und passiven Antriebselementen (Motoren, Riemen, Zahnstangen, Ritzel, ...) ablegen und in weiterer Folge zu Störungen im Ablauf der Druckprozesse führen. Zudem erweist sich die Wartung der in oder an Führungen oder am Druckrahmen angeordnete Antriebselemente oftmals als schwierig.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung anzugeben. Es sollte eine optimierte Befüllung mit Partikelmaterial, am besten außerhalb des Druckbereiches, und auch eine optimierte Aufteilung des Druckmaterials in der Beschichtungsvorrichtung stattfinden können und die Vorrichtung zudem einfacher zu Warten sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie anzugeben. Durch das Verfahren sollten kürzere Taktzeiten bei der Herstellung des Schichtkörpers erreicht werden.

[0005] Dies wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

[0006] Wenn zumindest ein Roboter vorgesehen ist, und die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung an den zumindest einen Roboter zum Antreiben und/oder zur Befüllung mit Partikelmaterial der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung koppelbar ist, kann die Befüllung der Beschichtungsvorrichtung schnell und effizient durchgeführt werden. Der Roboter kann einen Teil der Beschichtungsvorrichtung, vorzugsweise einen Zwischenspeicher, zu diesem Zweck aus dem Druckbereich der Vorrichtung herausführen und extern befüllen. Es kann somit verhindert werden, dass beim Befüllen der Zwischenspeicher und/oder der Beschichtungsvor richtung Partikelmaterial in den Druckbereich verschüttet wird. Dadurch, dass der Roboter zumindest die Bewegung zur Auffüllung und Verteilung des Partikelmaterials entlang der Beschichtungsvorrichtung durchführt, werden keine Antriebselemente direkt an den Führungen, dem im Arbeitsbereich der Beschichtungsvorrichtung benötigt, der Antrieb erfolgt durch einen vom Druckrahmen oder den Führungen unabhängigen Roboterarm eines Roboters, der vorzugsweise entfernt von der Vorrichtung stationiert ist. Die Beschichtungsvorrichtung bleibt somit frei von aktiven und/oder passiven Antriebselementen, welche im Druckbetrieb verunreinigt werden könnten oder schwer zugänglich sind, um diese warten zu können. Es kann auch vorgesehen sein, dass sämtliche Bewegungen der Beschichtungsvorrichtung durch einen Roboter durchgeführt werden - zum Beispiel auch das Verfahren entlang der Längsführung. Es kann vorgesehen sein, dass die Bewegungen der Druckvorrichtung entlang der Längsführung durch ein Antriebselement, wie beispielsweise einen Linearmotor erfolgen oder auch durch die Bewegung des Roboters. Ein Roboter kann mittels standardisierter Software gesteuert werden und einem Arbeitsprozess somit einfach zugeführt werden. Speziell für die Vorrichtung verbaute Antriebselemente verlangen nach einer eigenen Steuerung und Regelung und einer speziell darauf abgestimmten Software.

[0007] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der abhängigen Ansprüche 2-16 angeführt.

[0008] Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, dass der zumindest eine Roboter einen Roboterarm aufweist, der in drei Raumrichtungen bewegbar ist. Somit kann der Roboterarm nicht nur in der Horizontalebene verfahren, um die Druckplattform zu beschichten, er kann auch in der Höhe verfahren, um das Anheben des Druckrahmens nach einem Beschichtungsvorgang kompensieren zu können. Weiters ist es durch die Bewegungen in den drei Raumrichtungen möglich, die zumindest eine Beschichtungsvorrichtung aus dem Druckrahmen herauszubewegen, um diese beispielsweise Befüllen oder Warten zu können. Der Roboterarm erweist sich als flexibler, als direkt am Druckrahmen angeordnete Antriebsmittel oder Antriebselemente. Als besonderer Vorteil hat es sich herausgestellt, dass der zumindest eine Roboter mit dem Zwischenspeicher verbunden ist. Der Zwischenspeicher zur Aufnahme des Partikelmaterials kann somit durch den Roboterarm von der zumindest einen Beschichtungsvorrichtung entkoppelt und beispielsweise außerhalb des Druckrahmens befüllt oder gewartet werden.

[0009] Wenn die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung eine sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Druckplattform erstreckende Abgabevorrichtung aufweist, so wird das Partikelmaterial, welches über den Zwischenspeicher in die Abgabevorrichtung gelangt, gleichmäßig auf der Druckplattform verteilt. Zudem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Abgabevorrichtung eine Rakel ausbildet, mit welcher das Partikelmaterial in einer vorbestimmten Schichtstärke gleichmäßig auf der Druckplattform verstrichen werden kann.

[0010] Wenn die Abgabevorrichtung einen, vorzugsweise längsgestreckten, Hohlkörper aufweist, mit einer in Gebrauchslage an der Oberseite angeordneten, vorzugsweise längsgestreckten, Öffnung zur Befüllung des Hohlkörpers mit dem Partikelmaterial, so dient auch die Abgabevorrichtung selbst als eine Art zusätzlicher Zwischenspeicher, in dem das Partikelmaterial entlang der längsgestreckten Abgabevorrichtung gleichmäßig verteilt werden kann. Somit wird über die gesamte Länge der Abgabevorrichtung eine gleichmäßige Zuführung des Partikelmateriales auf die Druckplattform gewährleistet. Durch das permanente Hin- und Herbewegen des Zwischenspeichers auf der längsgestreckten Abgabevorrichtung wird eine gleichmäßige Befüllung der Abgabevorrichtung erreicht.

[0011] Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, dass die Öffnung zumindest durch eine flexible Abdeckvorrichtung verschlossen ist. Somit wird gewährleistet, dass kein versehentlicher Austritt von Partikelmaterial aus der Öffnung an der Oberseite der Abgabevorrichtung erfolgt. Die flexible Abdeckvorrichtung kann sich mit den Bewegungen des Zwischenspeichers, der ebenfalls an der längsgestreckten Öffnung angeordnet ist, mitbewegen. Die flexible Abdeckvorrichtung kann beispielsweise durch ein elastisches Material, durch eine Art Faltenbalg oder auch durch ineinander schiebbare plattenförmige Elemente ausgeführt sein.

[0012] Es ist vorgesehen, dass der Zwischenspeicher entlang der Abgabevorrichtung verfahrbar gelagert ist. Die Abgabevorrichtung kann dabei eine Art Führung ausbilden oder mit einer Art Führung verbunden sein. Der Zwischenspeicher verfährt entlang dieser Führung und gibt das Partikelmaterial an die Abgabevorrichtung ab.

[0013] Weiters kann vorgesehen sein, dass der Zwischenspeicher über eine Kupplung mit der Abgabevorrichtung lösbar kuppelbar ist. Zur Befüllung des Zwischenspeichers oder zur Wartung kann dieser mittels des Roboterarms von der Abgabevorrichtung entkoppelt werden.

[0014] Es ist vorgesehen, dass ein Teil der Kupplung beweglich entlang der Abgabevorrichtung gelagert ist und ein korrespondierendes Gegenstück der Kupplung am Zwischenspeicher angeordnet ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Kupplung nach Entnahme des Zwischenspeichers von der Abgabevorrichtung ein automatisches Schließen des Zwischenspeichers ausführt, um im Zwischenspeicher befindliches Partikelmaterial nicht zu verlieren. Somit kann die Kupplung nicht nur als mechanische Kupplung zwischen der Abgabevorrichtung und dem Zwischenspeicher agieren, sondern auch als automatischer Verschluss bei der Entnahme des Zwischenspeichers von der Abgabevorrichtung. Wird der Zwischenspeicher an die Abgabevorrichtung gekuppelt, öffnet sich dieser Verschluss automatisch, um das Partikelmaterial vom Zwischenspeicher an die Abgabevorrichtung zu übertragen.

[0015] Wenn der Zwischenspeicher eine Dosiervorrichtung aufweist, wobei über die Dosiervorrichtung die Abgabe der Menge des Partikelmaterials aus dem Zwischenspeicher in die Abgabevorrichtung regelbar ist, so kann die Menge des in der Abgabevorrichtung befindlichen Partikelmaterials genau bestimmt werden. Somit kann zusätzlich über die Vorrichtung eine exakte Schichtstärke des Partikelmaterials auf der Druckplattform hergestellt werden.

[0016] Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie folgende Arbeitsschritte beinhaltet: [0017] I. die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung wird zu einer Nachfüllvorrichtung bewegt, [0018] II. die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung wird durch die Nachfüllvorrichtung mit Partikelmaterial befüllt, [0019] III. mit der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung wird eine Schicht aus dem

Partikelmaterial mit einer vorbestimmten Dicke auf der Druckplattform aufgetragen, [0020] IV. mit dem wenigstens einen Druckkopf wird das wenigstens eine Bindemittel an den örtlich vorbestimmten Bereichen abgegeben.

[0021] Durch diese einzelnen Arbeitsschritte werden kurze Taktzeiten erreicht und ein Schichtkörper kann über die Vorrichtung individuell in einer Serienfertigung hergestellt werden.

[0022] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen: [0023] Fig. 1 Vorrichtung mit einem Roboter, [0024] Fig. 2 Vorrichtung mit zwei Beschichtungsvorrichtungen - schematisch darge stellt, [0025] Fig. 3a bis 3f unterschiedliche Bewegungsabläufe der Beschichtungsvorrichtungen und des Druckkopfes, [0026] Fig. 4 Befüllung des Zwischenspeichers, [0027] Fig. 5 schematische Darstellung der Bewegungsabläufe des Druckkopfes und der Beschichtungsvorrichtungen, und [0028] Fig. 6 Anordnung aus einer Mehrzahl von Vorrichtungen.

[0029] Fig. 1 zeigt die Vorrichtung 1 zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers SK für die Bauindustrie aus einer Mehrzahl von auf einer Druckplattform 9 übereinander angeordneten Schichten aus Partikelmaterial P die an örtlich vorbestimmten Bereichen verfestigt und miteinander zu wenigstens einem dreidimensionalen Schichtkörper SK verbunden sind. Der Druckrahmen 8 ist dabei entlang der Z-Achse (in die Höhe und in die Tiefe) beweglich an zumindest einer Steigführung 10 gelagert. Auf dem Druckrahmen 8 ist die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung 3a, 3b und der zumindest eine Druckkopf 7 beweglich über der Druckplattform 9 gelagert. In anderen Worten: hebt oder senkt sich der Druckrahmen 8 in Richtung der Raumrichtung Z, werden die am Druckrahmen 8 beweglich gelagerte wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung 3a, 3b und der zumindest eine Druckkopf 7 mitbewegt. Der Druckrahmen 8 weist zumindest eine Längsführung 11 auf, entlang welcher der Druckkopf 7 bzw. die zumindest eine Beschichtungsvorrichtung 3a, 3b verfahrbar gelagert sind. Die Bewegung des zumindest einen Druckkopfes 7 erfolgt dabei über ein eigenständiges Antriebsmittel 21, der z. B. durch einen Elektromotor oder einem ähnlichen Antriebsmittel mit einer Verzahnung oder einem Riementrieb ausgestaltet werden kann. Es wäre auch denkbar, dass der zumindest eine Druckkopf 7 durch einen eigenständigen Roboterarm 20 eines Roboters 2 bewegt wird. Da die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b und der zumindest eine Druckkopf 7 jeweils ein eigenständiges Antriebsmittel 2 bzw. 21 aufweisen, können unterschiedliche Bewegungen im Bereich des Druckrahmens 8 und auch unterschiedliche Geschwindigkeiten beim Verfahren des Druckkopfes 7 und der zumindest zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b realisiert werden. Wenn die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b durch je einen Roboter 2 antreibbar sind, so können unterschiedliche Bewegungen in den drei Raumrichtungen X, Y und Z realisiert werden. So wird in den Raumausrichtungen X, Y durch das Bewegen des Roboters 2 das Partikelmaterial P schichtweise auf der Druckplattform 9 aufgetragen. Die Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b weisen je einen Zwischenspeicher 16 auf. Dieser Zwischenspeicher 16 ist über eine Kupplung 18 (siehe Fig. 4) mit einer Abgabevorrichtung 4 verbunden. Die Abgabevorrichtung 4 ist trichterförmig ausgestaltet und weist an der Unterseite eine Rakel auf, welche das Partikelmaterial P in einer gleichmäßigen Schicht auf der Druckplattform 9 verteilt. Die längsgestreckte, trichterförmige Abgabevorrichtung 4 weist entlang ihrer Längserstreckung eine Öffnung an der Oberseite und auch an ihrer Unterseite auf. An der Öffnung an der Oberseite wird das Partikelmaterial P über den entlang der Abgabevorrichtung 4 beweglich gelagerten Zwischenspeicher 16 in das Innere der Abgabevorrichtung 4 eingestreut. Es kann vorgesehen sein, dass eine Dosiervorrichtung 6 unter dem Zwischenspeicher 16 die notwendige Menge an Partikelmaterial P aus dem Zwischenspeicher 16 in die Abgabevorrichtung 4 abgibt.

[0030] In weiterer Folge wird das Partikelmaterial P über die untere Öffnung, welche sich entlang der Abgabevorrichtung 4 erstreckt, an die Druckplattform 9 oder bereits auf der Druckplattform 9 befindliche Schichten von Partikelmaterial abgegeben. Die Dosiervorrichtung 6 kann beispielsweise durch eine Klappe oder ein Ventil ausgeführt sein, welches die Durchflussmenge des benötigten Partikelmaterials P regelt oder einfach das Zuführen des Partikelmaterials freigibt oder stoppt. Die Dosiervorrichtung 6 kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder auch mechanisch angesteuert werden. Die Öffnung entlang der Längserstreckung an der Oberseite der Abgabevorrichtung 4 zum Einstreuen des Partikelmaterials P weist eine flexible Abdeckvorrichtung 5 auf. Der Bereich, welcher nicht durch den Zwischenspeicher 16 abgedeckt wird, wird durch diese flexible Abdeckvorrichtung 5 verschlossen. Somit wird vermieden, dass Partikelmaterial P versehentlich aus der oberen Öffnung der Abgabevorrichtung 4 auf die Druckplattform 9 oder bereits auf der Druckplattform 9 befindliche Schichten von Partikelmaterial P fällt oder durch die Bewegungen der Abgabevorrichtung 4 durch Bewegungen herausgeschleudert oder herausgeblasen wird. In anderen Worten vermeidet de Abdeckvorrichtung einen Austritt von Partikelmaterial P durch äußere Einflüsse. Die Abgabevorrichtung 4 dient nicht nur zur Abgabe des Partikelmaterials P an die darunterliegende Druckplattform 9, sondern auch gleichzeitig als Führung für den daran beweglich gelagerten Zwischenspeicher 16. Somit erfolgt die Führung des Zwischenspeichers 16 entlang der Raumrichtung X über die Längsführung 11, entlang der

Raumrichtung Y entlang der als Führung ausgebildeten oder mit einer Führung versehenen Abgabevorrichtung 4.

[0031] Die Fig. 2 zeigt schematisch dargestellt eine Vorrichtung 1 mit einer Beschichtungsvorrichtung 3a und einer Beschichtungsvorrichtung 3b. Die Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b sind voneinander getrennt über Roboterarme 20 in den Raumachsen X, Y und Z antreibbar, bewegbar oder führbar. Ein Behälter 15 dient als Mischer oder als Reservoir für das Partikelmaterial P, welches über eine Nachfüllvorrichtung 13 in den Zwischenspeicher 16 gelangt. Je nach Bedarf wird über eine Ausgabevorrichtung 14 die benötigte Menge an Partikelmaterial P in die Zwischenspeicher 16 abgegeben. Aus dem Zwischenspeicher 16 gelangt über die Dosiervorrichtung 6 das Partikelmaterial P in die Abgabevorrichtung 4. Durch die Bewegungen des Roboterarmes 20 wird das Partikelmaterial P schichtweise auf der Druckplattform 9 verteilt. Die Nachfüllvorrichtung 13 kann auch durch z. B. ein Förderband ausgeführt sein, welches in der Befüllposition BPa, BPb der jeweiligen Beschichtungsvorrichtung 3a, 3b die Zwischenspeicher 16 auffüllt. Nach dem Aufträgen der Schicht aus Partikelmaterial P durch die Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b verfährt der Druckkopf 7 über der zuvor aufgetragenen Schicht aus Partikelmaterial P und gibt an örtlich vorbestimmten Bereichen wenigstens ein Bindemittel ab, um das Partikelmaterial P zu verfestigen. Es entsteht somit nach mehrmaligen Wiederholungen des Schichtaufbaus und Verfestigung an den örtlich vorbestimmten Bereichen ein Schichtkörper SK.

[0032] Fig. 3a zeigt, wie die Beschichtungsvorrichtung 3a mit einer Materialauftragsgeschwin-digkeit V1 eine Schicht des Partikelmaterials P aufträgt, während der Druckkopf 7 in seiner Position verharrt und die zweite Beschichtungsvorrichtung 3b in ihrer Befüllposition BPb verharrt, um mit Partikelmaterial P befüllt zu werden.

[0033] Fig. 3b zeigt, dass die Beschichtungsvorrichtung 3a bei dem Druckkopf 7 angekommen ist und auf ihrem Weg dorthin eine Schicht von Partikelmaterial P aufgetragen hat. Die zweite Beschichtungsvorrichtung 3b wurde bereits in der Befüllposition BPb mit Partikelmaterial P befüllt. Der Druckkopf 7 und die Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b werden nun über den wenigstens einen Druckrahmen 8 um eine vorbestimmte Strecke angehoben, um die Dicke der Schicht des Partikelmaterials P einzustellen. Vorzugsweise beträgt diese Strecke zum Anheben des Druckrahmens 8 zwischen 2mm bis 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 8mm und 12 mm.

[0034] Fig. 3c zeigt, wie die Beschichtungsvorrichtung 3a mit einer Eilgeschwindigkeit V3 in ihre Befüllungsposition BPa zurückfährt. Der Druckkopf 7 verfährt mit einer geringeren Geschwindigkeit, der Druckgeschwindigkeit V2, zeitgleich in dieselbe Richtung wie die Beschichtungsvorrichtung 3a. Die zweite Beschichtungsvorrichtung 3b verfährt zu diesem Zeitpunkt mit einer Materialauftragsgeschwindigkeit V1 in dieselbe Richtung, wie der Druckkopf 7. Dabei wird die nächste Schicht des Partikelmaterials P aufgetragen.

[0035] In Fig. 3d wird gezeigt, wie der zumindest eine Druckrahmen 8 wieder um zumindest die Höhe der zuletzt aufgetragenen Schicht nach oben gefahren wird, um den nächsten Arbeitsprozess einleiten zu können. Die Beschichtungsvorrichtung 3a befindet sich in ihrer Befüllposition BPa und wird oder wurde bereits mit dem Partikelmaterial P befüllt.

[0036] Fig. 3e zeigt, wie die Beschichtungsvorrichtung 3b mit Eilgeschwindigkeit V3 in ihre Befüllposition BPb zurückfährt. In dieselbe Richtung verfährt auch der Druckkopf 7 mit der Druckgeschwindigkeit V2, gefolgt von der Beschichtungsvorrichtung 3a, welche mit der Materialauftragsgeschwindigkeit V1 verfährt. Dabei wird die nächste Schicht an Partikelmaterial P aufgetragen.

[0037] Die Fig. 3f zeigt die Beschichtungsvorrichtung 3b in ihrer Befüllposition BPb. Der zumindest eine Druckrahmen 8 wird in dieser Position erneut um die Schichtdicke, welche zuvor aufgetragen worden ist, angehoben. Der nächste Druckvorgang kann eingeleitet werden, es wiederholen sich die Arbeitsschritte wie in der Fig. 3b bis zur Fig. 3f erklärt, um einen Schichtkörper SK aufzubauen.

[0038] Zu den Fig. 3a bis 3f ist zu sagen, dass die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtun gen 3a, 3b und der wenigstens eine Druckkopf 7 im Zuge des Verfahrens jeweils relativ zueinander verfahren werden, vorzugsweise entlang zumindest einer Längsführung 11. Die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b können dabei zur Befüllung mit Partikelmaterial P im Bereich des wenigstens einen Druckrahmens 8 in jeweils eine Befüllposition BPa, BPb verfahren werden. Dabei werden die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b ausschließlich durch Roboter 2a, 2b bewegt. Dies ist zudem auch in Fig. 2 ersichtlich. Dabei ist vorgesehen, dass das schichtweise Aufträgen von Partikelmaterial P auf der Druckplattform 9 oder auf bereits auf der Druckplattform 9 befindliche Schichten durch eine der wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b, vorzugsweise in einer Materialauftragsgeschwindigkeit V1, und die Bewegung des wenigstens einen Druckkopfes 7 unter Abgabe des wenigstens einen Bindemittels - vorzugsweise in einer Druckgeschwindigkeit V2 - zeitgleich erfolgen. Weiters ist vorgesehen, dass das Zurückbewegen einer der wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b in ihre Befüllpositionen BPa zur Befüllung - vorzugsweise in einer Eilgeschwindigkeit V3 -und die Bewegung des wenigstens einen Druckkopfes 7 unter Abgabe des wenigstens einen Bindemittels - vorzugsweise in einer Druckgeschwindigkeit V2 - zeitgleich erfolgt. Es ist auch vorgesehen, dass die Eilgeschwindigkeit V3 höher ist als die Druckgeschwindigkeit V2 und/oder die Druckgeschwindigkeit V2 höher ist als die Materialauftragsgeschwindigkeit V1. So werden die kurzen Taktzeiten und auch die große Menge an Materialauftrag durch Partikelmaterial P erreicht, welche zur Herstellung von Schichtkörpern SK für die Bauindustrie notwendig sind. Die Vorrichtung 1 sollte nicht nur für die Herstellung von Prototypen oder ähnlichem anwendbar sein, wie übliche 3D Druckvorrichtungen. Die Vorrichtung 1 kann aufgrund ihrer kurzen Taktzeiten Serienprodukte für die Bauindustrie hersteilen.

[0039] Die Fig. 4 zeigt, wie der Zwischenspeicher 16 durch den Roboterarm 20 des Roboters 2 von der Kupplung 18 entfernt werden kann, um diesen durch eine Nachfüllvorrichtung 13 befül-len zu können. Die Nachfüllvorrichtung 13, in diesem Ausführungsbeispiel als Förderband ausgebildet, fördert Material in einen Trichter, an dessen Unterseite eine Ausgabevorrichtung 14 angeordnet ist. Dieser gibt die notwendige Menge an Partikelmaterial P an den Zwischenspeicher 16 ab. Durch die Dosiervorrichtung 6 wird zudem verhindert, dass das Partikelmaterial P auf dem Weg von der Befüllung zur Kupplung 18 aus dem Zwischenspeicher 16 fällt. Nach der Befüllung des Zwischenspeichers 16 wird der Zwischenspeicher 16 wieder durch den Roboterarm 20 zur Kupplung 18 bewegt und dort mit der Abgabevorrichtung 4 verbunden. Das im Zwischenspeicher 16 befindliche Material kann nun in die Abgabevorrichtung 4 umgelagert werden. Die Fig. 4 zeigt zur Vereinfachung nur einen Roboter 2, es können jedoch mehrere Roboter 2 und auch mehrere Zwischenspeicher 16 zum Einsatz kommen.

[0040] Die Fig. 5 zeigt schematisch dargestellt die Bewegungsabläufe der Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b entlang der Raumrichtungen X, Y. Nicht dargestellt ist die Bewegung in die Raumrichtung Z, in der der Druckrahmen 8 nach oben und unten bewegbar ist. Dies wird in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Positionen entlang der Raumrichtungen X, Y der Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b sind relativ zueinander unabhängig durch die Roboterarme 20 frei wählbar. Jede Beschichtungsvorrichtung 3a, 3b für sich weist eine eigene Verbindung zu einem eigenen Roboterarm 20 auf. Die Position des Druckkopfes 7 ist unabhängig von der Position der Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b entlang der Raumrichtungen X, Y wählbar. Somit können die Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b voneinander unabhängig das Partikelmaterial P auf der Druckplattform 9 verteilen. In weiterer Folge wird das Partikelmaterial P durch den Druckkopf 7 unter Abgabe des zumindest einen Bindemittels verfestigt. Zudem ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b und der wenigstens eine Druckkopf 7 gleichzeitig mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten V1, V2, V3 verfahrbar sind.

[0041] Die Fig. 6 zeigt, wie mehrere Roboter 2 mehrere Vorrichtungen 1 bedienen. In diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Vorrichtungen 1 nebeneinander angeordnet gezeigt, neben welchen zwei Roboter 2 angeordnet sind. Deren Roboterarme 20 sind mit den Zwischenspeicher 16 verbunden oder verbindbar. Somit kann ein Roboter 2 mit seinem Roboterarm 20 einen Zwischenspeicher 16 von einer Abgabevorrichtung 4 über die Kupplung 18 entkoppeln und auf eine andere Abgabevorrichtung 4 einer anderen Vorrichtung 1 aufsetzen. Somit kann ein Robo- ter 2 die Befüllung von mehreren Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b durchführen. Ein Roboter 2 ist in der Lage, alternierend auf unterschiedlichen Vorrichtungen 1 die Befüllung bzw. die Bewegungsabläufe der Beschichtungsvorrichtungen 3a, 3b durchzuführen.

Claims (16)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung (1) zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers (SK) für die Bauindustrie aus einer Mehrzahl von auf einer Druckplattform (9) übereinander angeordneter Schichten aus Partikelmaterial (P), die in örtlich vorbestimmten Bereichen verfestigt und miteinander zum wenigstens einen dreidimensionalen Schichtkörpers (SK) verbunden sind, umfassend - wenigstens einen Druckrahmen (8) mit einer Längsführung (11) und/oder einer Querführung (12), - wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) zur schichtweisen Auftragung des Partikelmaterials (P) auf der Druckplattform (9), wobei die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) entlang der Längsführung (11) und/oder der Querführung (12) beweglich gelagert ist, und - wenigstens einen am Druckrahmen (8) verfahrbar gelagerter Druckkopf (7) zur Abgabe wenigstens eines Bindemittels an den örtlich vorbestimmten Bereichen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Roboter (2) vorgesehen ist, und die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) an den zumindest einen Roboter (2) zum Antreiben und/oder zur Befüllung mit Partikelmaterial (P) der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) koppelbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Roboter (2) einen Roboterarm (20) aufweist, der in drei Raumrichtungen (X, Y, Z) bewegbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) entlang der Längsführung (11) und/oder der Querführung (12) ausschließlich durch den zumindest einen Roboter (2) antreibbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) einen Zwischenspeicher (16) - vorzugsweise in der Form eines Trichters - zur Aufnahme und Abgabe des Partikelmaterials (P) aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Roboter (2) mit dem Zwischenspeicher (16) verbunden ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) eine sich im Wesentlichen über die gesamte Breite (B) der Druckplattform (9) erstreckende Abgabevorrichtung (4) aufweist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabevorrichtung (4) eine Rakel ausbildet, mit welcher das Partikelmaterial (P) in einer vorbestimmten Schichtstärke auf der Druckplattform (9) verstrichen werden kann.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabevorrichtung (4) einen, vorzugsweise längsgestreckten, Hohlkörper aufweist, mit einer in Gebrauchslage an der Oberseite angeordneten, vorzugsweise längsgestreckten, Öffnung (19) zur Befüllung des Hohlkörpers mit dem Partikelmaterial (P).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (19) zumindest durch eine flexible Abdeckvorrichtung (5) verschlossen ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 und einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (16) entlang der Abgabevorrichtung (4) verfahrbar gelagert ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (16) über eine Kupplung (18) mit der Abgabevorrichtung (4) lösbar kuppelbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 und einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (16) eine Dosiervorrichtung (6) aufweist, wobei über die Dosiervorrichtung (6) die Abgabe der Menge des Partikelmaterials (P) aus dem Zwischenspeicher (16) in die Abgabevorrichtung (4) regelbar ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steigführung (10) umfasst, an welcher der Druckrahmen (8) in Gebrauchslage der Vorrichtung zumindest in vertikaler Richtung (Z) verstellbar gelagert ist.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) entlang der Längsführung (11) und/oder der Querführung (12) durch den zumindest einen Roboter antreibbar ist.
15. 15. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers (SK) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) im Zuge des Verfahrens an den zumindest einen Roboter (2) zum Antreiben und/oder zur Befüllung mit Partikelmaterial (P) der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) gekoppelt wird.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte: I. die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) wird zu einer Nachfüllvorrichtung (13) bewegt, II. die wenigstens eine Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) wird durch die Nachfüllvorrichtung (13) mit Partikelmaterial (P) befüllt, III. mit der wenigstens einen Beschichtungsvorrichtung (3a, 3b) wird eine Schicht aus dem Partikelmaterial (P) mit einer vorbestimmten Dicke auf der Druckplattform (9) aufgetragen, IV. mit dem wenigstens einen Druckkopf (7) wird das wenigstens eine Bindemittel an den örtlich vorbestimmten Bereichen abgegeben. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen