DE102017117377A1

DE102017117377A1 - Füllvorrichtung für Granulat

Info

Publication number: DE102017117377A1
Application number: DE102017117377.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bettermann; Oleg Hoffmann; Aleksandr Kazakov
Original assignee: Homag Bohrsysteme GmbH
Current assignee: Homag Bohrsysteme GmbH
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Die Erfindung stellt eine Füllvorrichtung (1) zum Portionieren von in additiven Fertigungsvorrichtungen eingesetztem Granulat bereit, mit einem Einfüllbereich, durch welchen Granulat in die Füllvorrichtung (1) eingefüllt werden kann, einem Anschlusselement (3) zum Herstellen einer Verbindung mit einem Behälter (4), und einem Zuführelement (2), um das Granulat vom Einfüllbereich zum Anschlusselement (3) zu führen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum Portionieren von Granulat, das bspw. im Zuge eines additiven Fertigungsverfahrens eingesetzt wird.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Verfahren zum schichtweisen Ausbilden eines Werkstücks bekannt, die der sogenannten 3D-Drucktechnik oder additiven Fertigung zugeordnet werden. Hierbei wird bspw. ein Granulat in einem Extruder erwärmt und einer Düse zum Auftragen der pastösen Masse zugeführt.
Das Granulat wird vom Hersteller üblicherweise in Säcken bereitgestellt, die an ihrer Innenseite mit einer Folie - üblicherweise Aluminiumfolie - ausgestattet sind. Durch die Folie wird sichergestellt, dass das Granulat während der Lagerung dampfdicht verpackt ist, wodurch ein Eindringen von Feuchtigkeit verhindert werden kann und somit die Materialeigenschaften vor dem Einsatz des Granulats nicht negativ beeinflusst werden.
Beim Anwender wird das Granulat üblicherweise aus den luftdichten Säcken in eine Aufnahmevorrichtung eines 3D-Druckers eingefüllt. Da die Füllmenge eines Granulat-Sacks das Aufnahmevolumen eines 3D-Druckers üblicherweise übersteigt, verbleiben somit bestimmte Anteile des Granulats im geöffneten Sack und werden entsprechend bei Bedarf in den 3D-Drucker nachgefüllt. Daraus ergibt sich bereits der Nachteil, dass Granulat aus einem geöffneten Sack fallen kann, was ein Sicherheitsrisiko darstellt.
Ferner kann durch die Anlieferung in luftdichten Säcken durch den Hersteller dennoch Feuchtigkeit in das Granulat eindringen, wodurch die Materialeigenschaften verfälscht oder verschlechtert werden können. Daher ist in der bisherigen Anwendung vor der Verwendung meist ein Trocknungsschnitt notwendig, was zu zusätzlichen Kosten führt und den Zeitaufwand bis zur Verwendung des Granulats steigert.
Lediglich durch Mehrkosten im Hinblick auf die Verwendung von dampfdichten Säcken, die z.B. mit einer Aluminiumfolie kaschiert sind, kann ein solcher Trocknungsschritt beim Kunden vermieden werden. Dies löst jedoch nicht das Problem der verbleibenden geöffneten Säcke, sowie das Sicherheitsrisiko durch verstreutes Granulat.
Im nicht dampfdichten Lagerungszustand neigt das zur Rede stehende Granulat ferner dazu, Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufzunehmen und damit für eine direkte Verwendung unbrauchbar zu sein. Dieser Prozess kann je nach Materialeigenschaften (hygroskopisch) relativ kurz (wenig Stunden) sein. Um dennoch eine hohe Verarbeitungsqualität sicherzustellen, ist es üblicherweise erforderlich, die später zu verarbeitenden Granulatreste mit einer eingangs erwähnten Trocknungsvorrichtung aufzubereiten und erst im aufbereiteten Zustand einem 3D-Drucker zuzuführen.
Dieses Vorgehen hat allerdings den Nachteil, dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich ist und die Anschaffungskosten für eine Trocknungsvorrichtung anfallen. Hierbei belaufen sich die Trocknungszeiten auf mehrere Stunden, die dadurch zudem mit einem erhöhten Energieaufwand verbunden sind. Ferner ist es möglich, dass der im Sack verbleibende Granulatrest derart negativ durch die Luftfeuchtigkeit beeinflusst wurde, dass eine Weiterverarbeitung unmöglich wird.
Gegenstand der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der die Handhabung von Granulat vereinfacht wird und beim Gebrauch des Granulats negative Umwelteinflüsse, beispielsweise durch Luftfeuchtigkeit, minimiert werden.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt eine Füllvorrichtung bereit, mit der die zuvor genannten Ziele zumindest teilweise erreicht werden. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung sowie ein Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung können im Rahmen der Verwendung oder des Verfahrens zum Einsatz kommen. Entsprechendes gilt für bevorzugte Ausführungsformen der Verwendung und des Verfahrens.
Ein Gedanke der Erfindung ist es, das üblicherweise in größeren Mengen vom Hersteller bereitgestellte Granulat in Behältern, bevorzugt dampfdicht, zu portionieren, um so das Granulat vor eindringender Feuchtigkeit zu schützen und den Trocknungsschritt unnötig zu machen. Derartige Behälter sind vergleichsweise leicht handhabbar, so dass diese mit verringertem Aufwand an einem Druckkopf oder einer Zuführvorrichtung hierfür eingewechselt werden können.
Ferner ist es ein Gedanke der Erfindung, die Sicherheit bei Verwendung des Granulats zu verbessern. Dies wird erreicht, indem die Behälter Granulatmengen für den 3D-Druck vorsehen, die nicht händisch eingefüllt werden müssen. Somit kann sichergestellt werden, dass das Verletzungsrisiko durch am Boden liegendes loses Granulat für den Verwender in der Umgebung der additiven Fertigungsvorrichtung gesenkt wird.
Eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung zum Portionieren von in einer additiven Fertigungsvorrichtung eingesetztem Granulat, weist auf: einen Einfüllbereich, durch den ein Granulat in die Füllvorrichtung eingefüllt werden kann; ein Anschlusselement zum Herstellen einer Verbindung mit einem mit Granulat zu füllenden Behälter; ein Zuführelement zum Zuführen des Granulats vom Einfüllbereich zum Anschlusselement.
Durch eine solche erfindungsgemäße Füllvorrichtung ist es möglich, Granulat, welches für ein additives Fertigungsverfahren verwendet wird, in passende, leicht handhabbare Portionen zu bringen. Dieses mittels der Füllvorrichtung abgefüllte Granulat wird anschließend in Form von dampfdichten Behältern gelagert. Somit kann verhindert werden, dass das Granulat an Qualität durch eindringende Feuchtigkeit oder Verschmutzungen verliert. Außerdem kann das Granulat direkt verarbeitet werden und gegebenenfalls überschüssiges Material für eine spätere Verwendung sicher und stabil in passenden Mengen gelagert werden. Durch das Zufuhrelement der Füllvorrichtungen ist es möglich zu verhindern, dass Granulat auf den Boden fällt, was den Vorteil einer Steigerung der Betriebssicherheit mit sich bringt. Insbesondere wird dadurch verhindert, dass Granulat sich in der Umgebung der Füllvorrichtung verteilt bzw. in der Umgebung des 3-D Druckers ein Sicherheitsrisiko für einen Nutzer der Druck- bzw. der Füllvorrichtung darstellt.
Bevorzugt ist, dass der zu füllende Behälter das Granulat dampfdicht und/oder vakuumiert speichert, und/oder das Zuführelement eine Dosiereinheit, insbesondere eine Dosiereinheit in Form einer Förderschnecke, aufweist.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass, wie eingangs erwähnt, mangelhaftes Granulat oder ein Trocknungsschritt inklusive der zugehörigen Anlage und den entsprechenden Aufwendungen in Form von Arbeitsleistung, Energie, Material, etc. gespart werden kann. Durch die Füllvorrichtung ist es somit möglich, dass gelieferte Granulat direkt in eine für die Bearbeitung mit einem 3-D Drucker vorgesehene Größe zu verpacken. Außerdem wird durch die dampfdichte bzw. vakuumierte Speicherung erreicht, dass das Granulat bis zu sechs Monate in passenden Größen gelagert werden kann und somit jederzeit einsatzbereit für die Verwendung in einem 3-D Drucker ist. Außerdem ist durch eine solche Füllvorrichtung, die Granulat in dampfdichte Behältern verpacken kann, sichergestellt, dass beim Abfüllen der Behälter für die Bearbeitung überschüssiges Material ohne Qualitätsverlust gelagert und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden kann, ohne dass ein Trocknungsschritt notwendig ist.
Bevorzugt ist, dass die Füllvorrichtung mehrere Anschlüsse und mehrere Zuführelemente aufweist, um mehrere Behälter parallel oder nacheinander durch das in den Einfüllbereich eingefüllte Granulat zu befüllen.
Somit ist es möglich, dass ein möglichst schneller Prozess des Befüllens von dampfdichten Behältern möglich ist und das Granulat möglichst reibungsfrei verarbeitet werden kann. Außerdem ist es somit möglich den Prozess des Befüllens von Behältern flexibel zu gestalten. Ferner ist eine Mischung des Granulats durch verschiedene Einfüllbereiche denkbar.
Ferner ist bevorzugt, dass eine Distributionssteuerung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, die parallele oder sukzessive Befüllung von Behältern zu steuern.
Durch eine solche Steuerung ist es möglich, dass ein automatisierter Prozess bereitgestellt und die menschliche Arbeitsleistung dadurch reduziert werden kann. Ferner birgt dies den Vorteil, dass eine Fehlerrate reduziert werden kann und eine optimierte Befüllung mittels der Distributionssteuerung erreichbar ist.
Bevorzugt wird außerdem, dass die Füllvorrichtung eine Füllstandsanzeige aufweist.
Durch eine solche Füllstandanzeige ist es für den Anwender möglich, direkt zu erkennen wann ein Wechsel der Behälter notwendig oder inwieweit der Prozess des Befüllens bereits fortgefahren ist. Somit können Fehler in der Befüllung oder Fehler im Ablauf der Befüllung verhindert werden.
Bevorzugt wird ferner, dass die Füllvorrichtung zur Aufnahme einer Menge an Granulat von 1-100 kg, insbesondere 5-30kg, weiter bevorzugt 10-20kg, ausgelegt ist.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, sich möglichst an die industriell üblichen Größen anzupassen und mittels der Füllvorrichtung die entsprechend passenden Mengen zu verarbeiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Anschlusselement zudem ein Trennelement und/oder ein Innengewinde und/oder einen Bajonettverschluss und/oder einen Schnappverbindungsmechanismus zur Aufnahme eines Behälters auf.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich mit industriell bereits weit verbreiteten Anschlüssen eine sichere Kopplung zwischen dem Behälter und der Vorrichtung sicherzustellen. Dadurch ist es möglich, dass die Qualität des Granulats durch eindringende Feuchtigkeit oder ähnliche Schadstoffe und Fremdkörper nicht verfälscht wird und kein Granulat austritt.
Bevorzugt ist außerdem, dass das Zuführelement zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen Material ausgestaltet ist.
Dadurch ist es möglich, dass beim Befüllen des Behälters die Orientierung des Behälters zum Anwender ausgerichtet werden kann und somit die Ergonomie eines Ablösens bzw. Anbringens eines Behälters am Anschlusselement gesteigert wird.
Eine erfindungsgemäße Verwendung eines mit Granulat befüllten Behälters, insbesondere eines mit einer oben beschriebenen Füllvorrichtung gefüllten Behälters, mit einem Druckkopf, um den Druckkopf mit Granulat zu versorgen, wobei der Druckkopf aufweist: eine Behälteraufnahme, die ausgestaltet ist, zumindest einen mit Granulat befüllten Behälter aufzunehmen; einen Bearbeitungskopf zur Ausgabe des Granulats; und eine Fördereinrichtung, die eingerichtet ist, das Granulat von der Behälteraufnahme zum Bearbeitungskopf zu führen.
Durch eine solche erfindungsgemäße Verwendung eines mit granulatbefüllten Behälters, welcher das Granulat dampfdicht speichert, mit einem Druckkopf ist es möglich in einer additiven Fertigungsverfahren Granulat direkt ohne einen zusätzlichen Trocknungsschritt zu verwenden. Somit ist neben einer möglichst hochwertigen Qualität des Granulats eine möglichst rasche und einfache Verwendung sichergestellt. Des Weiteren ist durch eine solche Verwendung ermöglicht, dass über einen Zeitraum von bis zu 6 Monaten gelagertes Granulats durch einen dampfdichten Verschluss ohne das Eindringen von Feuchtigkeit sofort zur Verwendung mit einer solchen additiven Fertigungsvorrichtung verwendet werden kann. Außerdem ist es möglich das Granulat so in einer möglichst gut handhabbaren Menge zu portionieren und so zu verwenden. Durch die Behälteraufnahme ist es möglich, die in der Füllvorrichtung abgefüllten und dampfdicht gelagerten Behälter direkt zur Verarbeitung zu verwenden. Des Weiteren kann direkt durch die Fördereinrichtung das Granulat zum Bearbeitungskopf geführt werden. Hierbei wird das Granulat durch den Bearbeitungskopf des Druckkopfs ausgegeben und so ein Produkt unmittelbar mittels additiver Fertigung geschaffen. Hierbei ist die Verwendung von verschiedenen Fertigungsverfahren möglich. Es können Linien, oder ganze Schichten, etc. aus dem Granulat im additiven Fertigungsverfahren erzeugt werden.
Bevorzugt ist, dass der Druckkopf eine Aktivierungsvorrichtung, insbesondere eine Heizvorrichtung, aufweist, die eingerichtet ist, das Granulat zu aktivieren, insbesondere zu erwärmen, wobei die Aktivierungsvorrichtung an einer Förderstrecke zwischen der Behälteraufnahme und dem Bearbeitungskopf angeordnet ist.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass die Aktivierung, insbesondere Erwärmung, des Granulats direkt im Verlauf durch den Druckkopf entsprechend der Aktivierungstemperatur erhitzt wird und somit direkt im Druckkopf selbst für die Bearbeitung vorbereitet wird. Dies erlaubt außerdem eine integrale und kompakte Ausgestaltung einer additiven Fertigungsvorrichtung, z.B. in Form eines 3D-Druckers.
Alternativ oder zusätzlich zur Heizeinrichtung kann der Druckkopf eine UV-Aktivierungseinrichtung aufweisen, mit der das Granulat vor, während oder nach dem Aufbringen aktiviert oder in einen pastösen Zustand gebracht wird.
Bevorzugt ist außerdem, dass das Führen des Granulats vom Behälter zum Bearbeitungskopf zumindest teilweise mittels Gravitation erfolgt.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, die Menge an fehleranfälligen Bauteilen zu reduzieren. Durch die Förderung mittels Granulat wird somit sichergestellt, dass das Granulat ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Druckkopf geführt werden kann.
Außerdem ist bevorzugt, dass das Führen des Granulats vom Behälter zum Bearbeitungskopf zumindest teilweise mittels einer Förderschnecke erfolgt, insbesondere mittels einer Förderschnecke die eine Dosiereinheit aufweist.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass eine Fördermenge an Granulat erhöht werden kann und durch die Förderschnecke eine möglichst konstante Zuführung erzielt werden kann. Des Weiteren ist somit eine Geschwindigkeitsregulierung der Nachführung von Granulat möglich. Diese konstante Zuführung des Granulats führt zu einer Steigerung der Bauteilqualität indem Fehlstellen und Einschlüsse durch den konstanten Materialstrom an Granulat, der mittels der Förderschnecke gesteuert wird, verhindert werden.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass mehrere Behälter aufgenommen werden können, und dass die Behälter einzeln entnommen oder ausgetauscht werden können.
Durch eine solche Ausgestaltung ist eine möglichst hohe Flexibilität in der Verarbeitung des Granulats im Druckkopf sichergestellt. Dadurch wird ermöglicht, dass im laufenden Betrieb verschiedene Behälter mit beispielsweise unterschiedlichen Granulaten in verschiedenen Farben, Dichten, oder weiteren unterschiedlichen Materialeigenschaften gewechselt oder verwendet werden können. Somit sind zudem ein möglichst konstanter Betrieb und eine rasche Fertigung des Produkts möglich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Portionieren von, bevorzugt in additiven Fertigungsvorrichtungen eingesetztem Granulat, mit einer Füllvorrichtung, insbesondere einer oben beschriebenen Füllvorrichtung, weist die folgenden Schritten auf: Anschließen eines Behälters, insbesondere einen Behälter der dampfdichte und/oder vakuumierte Lagerung ermöglicht, an einem Anschlusselement der Füllvorrichtung; Einbringen eines Granulats in einen Einfüllbereich der Füllvorrichtung; Fördern des Granulats vom Einfüllbereich zum Behälter; Entfernen des befüllten Behälters durch Ablösen des Behälters vom Anschlusselement.
Durch ein solches Verfahren ist es möglich Granulat für eine additive Fertigungsvorrichtung in einer möglichst hochwertigen Qualität abzufüllen, zu portionieren und/oder für eine dampfdichte Lagerung vorzubereiten. Durch die oben beschriebenen Schritte wird somit ein Verfahren offenbart, dass Granulat für die Verwendung in additiven Fertigungsverfahren in für die Bearbeitung passende Mengen abfüllt und durch die Behälter dampfdicht verpackt. Des Weiteren wird durch das Anschlusselement und deren Verwendung im Verfahren sichergestellt, dass auch bei dem Anstecken oder Ablösen des Behälters von der Füllvorrichtung keine Verunreinigung des Granulats oder eine Verschlechterung der Qualität des Granulats durch Feuchtigkeit auftritt.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird das Anschlusselement der Füllvorrichtung vor Entfernen des befüllten Behälters durch ein Trennelement geschlossen, um das Zuführen von weiterem Granulat zum Behälter zu verhindern.
Durch einen solchen Schritt ist es möglich, dass kein unkontrollierter Austritt des Granulats bei einem Behälterwechsel auftritt und somit wird verhindert, dass es zu einem Sicherheitsrisiko durch herumliegendes oder herausfallendes Granulat für den Verwender der Füllvorrichtung oder des Druckkopfs kommt.
Bevorzugt ist ferner, dass nach Fertigstellen des Einfüllens des Granulats in einen Behälter das Fördern des Granulats zu einem weiteren Behälter umgestellt wird, oder das Granulat in mehrere Behälter gleichzeitig eingefüllt wird.
Mittels eines solchen Schritts ist es möglich, dass der Prozess über weite Strecken automatisiert wird und eine Befüllung von mehreren weiteren Behältern nach Befüllung eines ersten Behälters ermöglicht wird. Des Weiteren ist es möglich verschiedene Befüllungsmodi zu wählen.
Ferner ist bevorzugt, dass während des Einfüllens des Granulats eine Füllstandsanzeige Informationen über den Füllstand ausgibt.
Mittels einer solchen Ausgestaltung ist eine weitere Optimierung und Beschleunigung des Verfahrens möglich. Dies liegt vor allem daran, dass bereits von außen erkennbar ist inwieweit das Verfahren des Befüllens des Behälters fortgeschritten ist. Somit kann im Vorfeld bereits das System von nachfolgenden Schritten (zum Beispiel die Vorbereitung von weiteren zu befüllen Behältern) zeitnah und passend in die Wege geleitet werden.
Des weiter ist bevorzugt, dass das Einfüllen durch eine Dosiereinheit, insbesondere durch eine Dosiereinheit im Einfüllbereich der Füllvorrichtung, gesteuert wird.
Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, dass der Schritt der Befüllung bereits durch den Einfüllbereich in der Füllvorrichtung automatisch gesteuert wird und somit die passende Menge des Granulats an den Behälter weitergeleitet wird. Hierbei ist eine Steuerung mittels Volumen- oder Gewichtsmessung denkbar, andere Ausgestaltungen sind jedoch auch möglich. Dadurch kann verhindert werden, dass zu viel bzw. eine falsche Menge an Granulat durch die Vorrichtung gelangt und somit der Behälter übermäßig oder unzureichend befüllt wird. Des Weiteren kann somit das Verletzungsrisiko durch herumliegendes Granulat gesenkt werden. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass eine Überfüllung des Behälters verhindert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung.
2 ist eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Füllvorrichtung.
3 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung.
4 zeigt eine Aufnahmevorrichtung an einem Druckkopf, bei der mehrere Behälter mit Granulat eingesetzt werden.
5 ist eine weitere Darstellung der in 4 gezeigten Aufnahmevorrichtung.
6 ist eine Seitenansicht der in 4 und 5 gezeigten Aufnahmevorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Einzelmerkmale können jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um weitere, nicht explizit beschriebene Ausführungsformen auszubilden. Die vorliegend beschriebene Ausführungsform ist rein beispielhaft zu verstehen und kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
1 zeigt eine Füllvorrichtung 1 zum Portionieren von in einer additiven Fertigungsvorrichtung, insbesondere 3D-Drucker, eingesetztem Granulat. Die Füllvorrichtung 1 umfasst einen Einfüllbereich, der durch einen Abschnitt des Gehäuses der Füllvorrichtung 1 verdeckt ist. Beispielsweise kann eine Klappe geöffnet werden, um das Granulat in einen Auffangbehälter der Füllvorrichtung 1 einzufüllen.
Ferner weist die Füllvorrichtung 1 mehrere Zuführschläuche (Zuführelemente) 2 auf, die ein im Einfüllbereich der Füllvorrichtung 1 befindliches Granulat aufnehmen können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ragen die mehreren Zuführschläuche 2 von einem Seitenabschnitt des Gehäuses der Füllvorrichtung 1 hervor.
An jedem der Zuführschläuche 2 ist ein Anschlusselement 3 vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Anschlussbereich eines Behälters 4 (vorliegend flaschenförmig ausgebildet) umgreifen kann. Das Anschlusselement 3 ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen einem Zuführschlauch 2 und einem Inneren des jeweiligen Behälters 4 herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Anschlusselement 3 mit einem Trennelement 5 versehen. Mit dem Trennelement 5 kann eine Öffnung des Anschlusselements 3 geöffnet oder geschlossen werden.
Der Zuführschlauch 2 ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform aus einem flexiblen Material ausgestaltet. Hierbei ist die Verwendung eines Schlauchs auf Polymerbasis möglich.
Zudem kann die Füllvorrichtung 1 mit einer Füllstandsanzeige versehen sein. Diese kann entweder direkt an der Füllvorrichtung 1 oder in einer externen Behausung vorgesehen sein, um beispielsweise die Funktion der Füllvorrichtung 1 zentral zu überwachen. Die Füllstandsanzeige kann als ein Bildschirm, beispielsweise ein LCD-Bildschirm, oder als ein Anzeigefenster ausgebildet sein.
Das Befüllen der Behälter 4 findet wie folgt statt. Zunächst werden die nachzufüllenden Behälter 4, die bspw. aus Sicherheitsglas oder Kunststoff, oder aus anderem dampfdichten Werkstoff ausgebildet sind, an ein Anschlusselement 3 angeschlossen, welches den Flaschenhals des jeweiligen Behälters 4 umgreift und eine dampfdichte Verbindung zwischen einem Zuführschlauch 2 und dem Behälter 4 bereitstellt.
Nachfolgend wird in einen in den Figuren nicht detailliert dargestellten Einfüllbereich der Füllvorrichtung 1 ein Granulat eingefüllt, welches durch eine mechanische Vorrichtung, wie eine Extruderschnecke in der Fördereinrichtung 24, gefördert wird und über den Zuführschlauch 2 in den Behälter 4 gelangt.
Nachdem der Behälter 4 gefüllt und ein bestimmter Füllgrad über eine Sensorik im Anschlusselement 3 erfasst wurde, wird das Zuführen des Granulats durch den Zuführschlauch 2 gestoppt.
Beim Lösen des Anschlusselements 3 vom Behälter 4 wird das Anschlusselement 3, bevor oder nachdem dieses vom Flaschenhals des Behälters 4 entfernt wird, mittels einem am Anschlusselement 3 vorgesehenen Trennelement 5 geschlossen, sodass im Zuführschlauch 2 befindliches Granulat nicht aus diesem herausfallen kann. Hierbei ist jeder Behälter einzeln dampfdicht verschließbar. In einer weiteren Ausführungsform ist es außerdem möglich, ein Vakuum im Behälter mittels des Anschlusselements 3 zu erzeugen.
Der Behälter 4 umfasst nun eine portionierte Menge des Granulats. Der Behälter 4 kann, wie nachfolgend beschrieben, nunmehr in einem 3D-Drucker eingesetzt werden. Hierzu kann ein Nutzer einen oder mehrere mit der zuvor beschriebenen Füllvorrichtung 1 befüllte Behälter 4 zum 3D-Drucker transportieren, ohne dass die Gefahr besteht, dass Granulat aus dem Behälter 4 herausfällt. Darüber hinaus ist auch eine Lagerung bis zu einem halben Jahr möglich, nachdem die Behälter 4 jeweils verschließbar ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass ein Behälter auch mit verschiedenen unterschiedlichen Granulaten befüllt werden kann, welche mithilfe eines am Druckkopf 20 befestigten Dosiersystems, in einem bestimmten Verhältnis zueinander dem Druckkopf 20 zugeführt werden können. Beispielhaft sei hierbei auf das Mischen einer gewünschten Farbe oder das Hinzufügen einer aufschäumenden Komponente zum Fertigen unterschiedlicher Dichten hingewiesen.
In den 4-6 wird eine beispielshafte Ausführungsform eines Druckkopfs 20 dargestellt, der eingerichtet ist, durch schichtweises Auftragen ein Werkstück additiv zu erstellen. Der Druckkopf 20 kann beispielsweise an einem Ausleger, Portal oder Roboterarm einer Bearbeitungsmaschine angebracht sein.
Der Druckkopf 20 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Behälteraufnahmen 21, in den der Flaschenhals des jeweiligen Behälters 4 eingeführt, beispielsweise eingeschraubt, eingesteckt, oder anderweitig befestigt werden kann. Ein in den Figuren nicht dargestellter Verriegelungsmechanismus führt dazu, dass die Behälter 4 kopfüber, beziehungsweise in leicht angewinkelter Ausrichtung in Relation zur vertikalen Richtung vorgehalten werden können. Somit kann das Granulat schwerkraftbedingt in einen Sammelabschnitt 21a des Druckkopfs 20 gelangen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass das Granulat mittels einer Förderschnecke in einen Sammelabschnitt 21a in Form eines Zuführsystems 21 des Druckkopfs 20 gelangt.
Der Druckkopf 20 umfasst ferner einen Bearbeitungskopf 22 mit einer Heizmanschette 23, um das erwärmte Granulat auszugeben, oder einen Extruder mit einer integrierten Heizvorrichtung, um das Granulat zu Erwärmen und zu Fördern.
Am Druckkopf 20 ist der Behälter 4 oberhalb des Bearbeitungskopfs mit der Heizmanschette 23 angeordnet, so dass das Granulat mittels Gravitation zum Bearbeitungskopf 22 gefördert wird.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Förderung des Granulats vom Behälter 4 zusätzlich mittels einer in den Figuren nicht abgebildeten Förderschnecke.
Da der Druckkopf 20 mit mehreren Behälteraufnahmen 21 versehen ist, können die Behälter 4 jeweils einzeln ausgetauscht werden. Dies ermöglicht es, Nebenzeiten zum Nachfüllen des Druckkopfs 20 deutlich zu verringern. Insbesondere ist es möglich, einen einzelnen Behälter 4 während des Betriebs des Druckkopfs 20 auszutauschen, während ein anderer Behälter 4 die Versorgung mit Granulat gewährleistet.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform mit einem Druckkopf 20 beschrieben wurde, der eine Heizmanschette 23 aufweist, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Druckkopfes vorgesehen, dass der Druckkopf eine UV-Aktivierungseinrichtung aufweist. Die UV-Aktivierungseinrichtung kann im Bereich der Düse des Druckkopfes, ggf. innerhalb des Bearbeitungskopfes 22 des Druckkopfes, angeordnet sein.

Claims

Füllvorrichtung (1) zum Portionieren von in einer additiven Fertigungsvorrichtung eingesetztem Granulat, mit: einem Einfüllbereich, durch den ein Granulat in die Füllvorrichtung (1) eingefüllt werden kann; einem Anschlusselement (3) zum Herstellen einer Verbindung mit einem mit Granulat zu füllenden Behälter (4); und einem Zuführelement (2) zum Zuführen des Granulats vom Einfüllbereich zum Anschlusselement (3).
Füllvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zu füllende Behälter das Granulat dampfdicht und/oder vakuumierbar speichert, und/oder wobei das Zuführelement eine Dosiereinheit, insbesondere eine Dosiereinheit in Form einer Förderschnecke, aufweist.
Füllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Füllvorrichtung (1) mehrere Anschlüsse (3) und mehrere Zuführelemente (2) aufweist, um mehrere Behälter (4) parallel oder nacheinander durch das in den Einfüllbereich eingefüllte Granulat zu befüllen.
Füllvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Distributionssteuerung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, die parallele oder sukzessive Befüllung von Behältern (4) zu steuern.
Füllvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllvorrichtung (1) eine Füllstandsanzeige aufweist.
Füllvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllvorrichtung (1) zur Aufnahme einer Granulatmenge von 1-100 kg, insbesondere 5-30kg, weiter bevorzugt 10-20kg, ausgelegt ist.
Füllvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (3) ein Trennelement (5) aufweist.
Füllvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (3) ein Innengewinde, einen Bajonettverschluss oder einen Schnappverbindungsmechanismus zur Aufnahme eines Behälters (4) aufweist.
Verwendung eines mit Granulat befüllten Behälters (4), insbesondere eines mit einer Füllvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche gefüllten Behälters (4), mit einem Druckkopf (20), um den Druckkopf (20) mit Granulat zu versorgen, wobei der Druckkopf (20) aufweist: eine Behälteraufnahme (21), die ausgestaltet ist, zumindest einen mit Granulat befüllten Behälter (4) aufzunehmen; einen Bearbeitungskopf (22) zur Ausgabe des Granulats; und eine Fördereinrichtung (24), die eingerichtet ist, das Granulat von der Behälteraufnahme (21) zum Bearbeitungskopf (22) zu führen.
Verwendung nach Anspruch 9, wobei der Druckkopf (20) eine Aktivierungseinrichtung, insbesondere eine Heizvorrichtung (23), aufweist, die eingerichtet ist, das Granulat auf eine Bearbeitungstemperatur zu aktivieren, insbesondere zu erwärmen, wobei die Aktivierungsvorrichtung (23) an einer Förderstrecke zwischen der Behälteraufnahme (21) und dem Bearbeitungskopf (22) angeordnet ist.
Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Führen des Granulats vom Behälter (4) zum Bearbeitungskopf (22) zumindest teilweise mittels Gravitation erfolgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Führen des Granulats vom Behälter (4) zum Bearbeitungskopf (22) zumindest teilweise mittels einer Förderschnecke erfolgt, insbesondere mittels einer Förderschnecke die eine Dosiereinheit aufweist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Behälteraufnahme (21) so ausgestaltet ist, dass mehrere Behälter (4) aufgenommen werden können, und wobei bevorzugt ist, dass die Behälter (4) einzeln entnommen oder ausgetauscht werden.
Verfahren zum Portionieren von, bevorzugt in additiven Fertigungsvorrichtungen eingesetztem, Granulat mit einer Füllvorrichtung (1), insbesondere einer Füllvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den folgenden Schritten: Anschließen eines Behälters (4), insbesondere eines Behälters, der dampfdichte und/oder vakuumierte Lagerung ermöglicht, an einem Anschlusselement (3) der Füllvorrichtung (1); Einbringen eines Granulats in einen Einfüllbereich der Füllvorrichtung (1); Fördern des Granulats vom Einfüllbereich zum Behälter (4) ; Entfernen des befüllten Behälters (4) durch Ablösen des Behälters (4) vom Anschlusselement (3).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anschlusselement (3) der Füllvorrichtung (1) vor Entfernen des befüllten Behälters (4) durch ein Trennelement (5) geschlossen wird, um das Zuführen von weiterem Granulat zum Behälter (4) zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei nach Fertigstellen des Einfüllens des Granulats in einen Behälter (4) das Fördern des Granulats zu einem weiteren Behälter (4) umgestellt wird, oder wobei Granulat in mehrere Behälter gleichzeitig eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei während des Einfüllens des Granulats eine Füllstandsanzeige Informationen über den Füllstand ausgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Einfüllen durch eine Dosiereinheit, insbesondere durch eine Dosiereinheit im Einfüllbereich der Füllvorrichtung gesteuert wird.