DE19524013C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen eines Traggebildes bei dreidimensionalem Modellieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mit vorbestimmter Form.

Ein nützlicher Verwendungszweck für solche Vorrichtungen ist das schnelle Herstellen eines Prototyps von Modellen oder Objekten. Es gibt verschiedene Systeme für solche Modellier­ zwecke, darunter Systeme, bei denen verfestigbares Material in Schichten aufgetragen wird. Zu solchen bekannten Systemen gehört das Modellieren durch Stereolithographie und schmelz­ flüssigen Auftrag.

Ein Nachteil von sämtlichen gegenwärtig existierenden dreidimensionalen Modellier- oder Pro­ totypenherstellsystemen ist in veränderlichen Ausmaß deren Unvermögen, Modellgeometrie­ schichten im freien Raum ohne eine tragende Schicht oder ohne ein tragendes Gebilde in der endgültigen Geometrie des fertigen Objekts herzustellen. Objekte, die überhängende Ab­ schnitte oder Teile haben, welche nicht direkt in der endgültigen Geometrie durch das Mo­ delliermaterial abgestützt werden, verlangen das Auftragen von Material als ein tragendes Ge­ bilde, um die überhängenden Teile abzustützen, wenn das Objekt aufgebaut wird.

Die US 51 21 329 beschreibt ein System, bei dem dreidimensionale Objekte erzeugt werden, indem wiederholt Schichten verfestigbaren Materials aufgetragen werden, bis die gewünschte Form erreicht ist.

Mittels einer computergesteuerten Ausrüstung, wie sie in der vorgenannten US 51 21 329 be­ schrieben ist, wird der Entwurf eines zu erzeugenden Gegenstands zunächst auf einem Com­ puter durchgeführt, wobei spezielle Software benutzt wird, um Ansteuersignale zum Ansteuern von Motoren für ein Modellunterteil und einen Modellmaterialabgabekopf so zu liefern, daß das Material in einem Fluidzustand derartig abgegeben wird, daß der Gegenstand mit der ge­ wünschten Form erzeugt wird, indem mehrere Materialschichten aufgetragen werden. Ein sol­ ches System kann dazu verwendet werden, Material auf eine Unterlage oder ein Substrat soft­ waregesteuert derart aufzutragen, daß zusätzliche Geometrie erzeugt wird, die als Traggebilde für die überhängenden oder Freiraumabschnitte des erzeugten Objekts während des Objekter­ zeugungsverfahrens dient. Das Verankern der Modell- oder Objektgeometrie an einem solchen Traggebilde löst das Problem des Aufbauens des Modells oder Objekts, erzeugt aber das zu­ sätzliche Problem, daß das Traggebilde von dem Objektgebilde oder der Objektgeometrie ent­ fernt werden muß, ohne eine Beschädigung an dem fertigen Modell oder Objekt zu verursa­ chen. Wenn das Traggebilde aus demselben Material besteht wie das zum Aufbauen des ge­ wünschten Objekts verwendete, ist die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Traggebilde und dem Objekt genauso hoch wie zwischen jeder einzelnen Schicht des Objekts oder Modells selbst. Wenn Kraft ausgeübt wird, um schließlich das Traggebilde von dem Objekt zu entfer­ nen, bleibt entweder ein Teil des Traggebildematerials auf dem Objekt zurück oder es wird ein Teil des Objekts weggerissen. In jedem Fall wird das Objekt oder Modell soweit zerstört oder stark verkratzt, daß es wertlos ist.

Die DE 44 36 695 C1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, bei dem das Objekt durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Schichten aus flüssigem oder pulverförmigem Material durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung erzeugt wird. Zusammen mit dem Objekt wird eine Stützkonstruktion zum Stützen des Objekts verfestigt, wobei die Stützkonstruktion in einen inneren Kernbereich und einen äußeren Hüllbereich zerlegt und die Strahlungseinwirkung zur Erzeugung unterschiedlicher Eigenschaften beider Bereiche verschieden gesteuert wird. Bei diesem Verfahren sind aufgrund der Struktur der Stützkonstruktion Berührungspunkte mit dem zu erzeugenden dreidimensionalen Objekt unabdingbar, so daß ein leichtes Lösen der Stützkonstruktion ohne Beschädigung des dreidimensionalen Objekts nicht gewährleistet ist.

Die GB 22 33 928 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen eines Gegenstands aus einem computergesteuerten Strahl von Harztröpfchen für den Fotosatz. Das Harz wird aus wenigstens einem Strahlkopf ausgestoßen und in aufeinanderfolgenden Schichten auf einem Träger abgeschieden. Die Richtung und/oder die Menge des in dem Strahl enthaltenen Harzes wird in Übereinstimmung mit Information in einer computergesteuerten Einheit derart geändert, daß ein Festkörper mit einer durch die Grenzen der aufeinanderfolgenden Schichten festgelegten dreidimensionalen Form entsteht. Die Verwendung einer Stützkonstruktion ist bei diesem Verfahren aufgrund der für die Strahltechnik erforderlichen Freiheitsgrade nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine schwache, zerbrechbare Verbindung zwischen dem Material des erzeugten Objekts und dem darunterliegenden Material des Traggebildes bilden, so daß jegliche Beschädigung an dem fertigen Objekt vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den in den Ansprüchen 1 und 15 angegebenen Schritten bzw. Merkmalen.

Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mittels welchen die Grenzflächenverbindungsfestigkeit zwischen dem Material des Objekts und dem darunterliegenden Traggebildematerial an der Objekt/Traggebilde-Grenzfläche minimiert wird, so daß ein schnelles und einfaches Entfernen des Tragmaterials mit minimaler Anstren­ gung möglich ist, jedoch bei einer Verankerungsfestigkeit, die ausreicht, um das Modell oder Objekt in seiner Lage zu halten, während es erzeugt wird. Es werden Materialien für diesen Zweck ausgewählt, die eine minimale Grenzflächenverbindungsfestigkeit und deshalb eine leicht trennbare Verbindung zwischen den Materialien an der Modell/Traggebilde-Grenzfläche ergeben.

Gemäß der Erfindung wird ein erstes, verfestigbares Material in einem vorbestimmten Muster aufgetragen, um sowohl das gewünschte Objekt als auch ein gesondertes, daruntergelegenes Traggebilde für frei aufgehängte Teile des Objekts zu erzeugen, wobei dazwischen ein Raum vorhanden ist, der die Unterseite der überhängenden Teile des Objekts bildet. Ein Trenn- oder zweites Material mit einer anderen Zusammensetzung als das Material für das Objekt wird in den vorgenannten Raum eingebracht. Das Material wird so ausgewählt, daß es eine schwache, zerbrechbare Verbindung mit dem ersten Material in einer ohne weiteres trennbaren Verbin­ dung längs der Objekt/Traggebilde-Grenzfläche bildet. Vorzugsweise werden sowohl das erste als auch das zweite Material aufgebaut, indem sie in mehreren Schichten aufgetragen werden, wobei das Trennmaterial zwischen beabstandeten Schichten des Objekts und des Traggebildes auf demselben vertikalen Niveau in dem dreidimensionalen Objekt- und Traggebil­ de-Verbundgegenstand aufgebracht wird.

In der vorgenannten Ausführungsform, bei der das Trennmaterial als eine Schicht aufgetragen wird, bildet es die endgültige Tragschicht, die mit dem Material des zu erzeugenden Objekts und sowohl mit dem Objekt als auch mit dem Traggebilde in Kontakt ist. Dieses zweite Material bildet jedoch eine Verbindung mit dem Material des Objekts aus, die wesentlich schwächer als die Verbindung des Primärmodellier- oder Objektmaterials mit sich selbst ist. Dies erlaubt, das Traggebilde leicht wegzubrechen.

Wenn eine trennende Trennschicht gemäß der vorgenannten Ausführungsform aufgetragen wird, können verschiedene Materialien erfolgreich benutzt werden. Beispiele von Kombinatio­ nen von Materialien sind hier angegeben. Zum Beispiel kann das Material, das benutzt wird, um sowohl das Objekt als auch das Traggebilde zu bilden, ein thermoplastisches Harz sein, wel­ ches bei Umgebungstemperaturen erstarrt, wie z. B. ein Polyamid, und kann das Material für die Trennschicht ein Kohlenwasserstoffwachs sein.

In der Ausführungsform, bei der das Trennmaterial als ein dünner Überzug zwischen dem Ma­ terial des Objekts und dem daruntergelegenen Traggebilde aufgetragen wird, wird das Trenn­ material in fließfähiger Form an der Grenzfläche zwischen dem Modelliermaterial und dem da­ runtergelegenen Traggebilde in einer Schicht aufgetragen, die so dünn ist, daß ihre Geometrie bei der Konstruktion des Modells und des Traggebildes außer Betracht gelassen werden kann. Bei einem solchen Verfahren wird das Material zum Bilden des Modells oder Objekts vorzugs­ weise wieder ein thermoplastisches Harz sein, das in flüssiger Form aufgetragen wird, wie z. B. ein Polyamid, und kann das Trennmaterial ein Formentrennmaterial wie Fluorchemikalien, Sili­ cone oder Stearate, ein in einem Lösungsmittel oder in Wasser lösliches Polymer sein, oder es kann sich um Dispersionen handeln, zu denen Wachse oder Polymere gehören.

Die hier beschriebene Vorrichtung, bei der zwei Spender benutzt werden, von denen jeder sei­ ne eigene Abgabespitze für ein anderes abzugebendes Material hat, kann auch benutzt wer­ den, um das Objekt oder Modell aus einem ersten Material aufzubauen und die daruntergele­ gene Traggeometrie aus einem zweiten Material zu bilden, welches eine schwache Verbindung mit der Unterseite des Teils des Objekts, das abgestützt wird, hat. Zum Beispiel kann, wie hier angegeben, das Material zum Herstellen des Objekts ein thermoplastisches Harz oder ein Prä­ zisionsgießwachs sein, wobei das Material für das Traggebilde ein Wachs ist, welches eine schwache Verbindung an seiner berührenden Grenzfläche mit dem Material des Objekts aus­ bildet.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Vorrichtung, die bei dem vorgenannten Verfahren benutzt wird, besteht darin, daß zwei Spender, die jeweils eine Abgabespitze haben, an einem einzelnen Ab­ gabekopf befestigt sind. Steuerbare Mechanismen sind vorgesehen, um den Abgabekopf und ein Materialempfangssubstrat relativ zueinander längs X-, Y- und Z-Achsen zu bewegen, um ein dreidimensionales Objekt in Schichten aufzubauen. Jeder Spender trägt eine Abgabedüse, in welcher die Abgabespitze befestigt ist. Vorzugsweise ist eine der Düsen relativ zu der ande­ ren vertikal justierbar, so daß die Abgabespitze der nichts abgebenden Düse immer oberhalb der Abgabespitze der Abgabedüse auf einem Niveau angeordnet sein kann, das ausreichend ist, um das Material nicht zu behindern, welches durch die Abgabedüse abgegeben wird, um so eine Störung desselben zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abgabekopf- und Abgabedüsenmechanismus gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht des Abgabekopfes nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform und eines Verfahrens zum Auf­ bauen eines lösbaren Traggebildes für ein zu erzeugendes Objekt;

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Ansicht, welche die Bildung einer anderen Trenn­ schichtausführungsform veranschaulicht;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, bei der ein Trennüber­ zug benutzt wird; und

Fig. 6 eine fragmentarische Seitenansicht, welche die beiden Abgabespitzen nach den Fig. 1 und 2 in einer besonderen Abgabebetriebsart zeigt.

Das Traggebildebildungs- und -entfernungssystem zum Aufbau dreidimensionaler Objekte, wie sie in den Fig. 3-5 gezeigt sind, kann bei verschiedenen Typen von Modellier- oder Prototypen­ herstellsystemen verwendet werden. Besonders verwendbar sind diejenigen Systeme, welche dreidimensionale Objekte durch die Bildung von aufeinanderfolgenden, benachbarten Schich­ ten oder Laminaten erzeugen, insbesondere einschließlich der in der US 51 21 329 offenbarten Systeme. Das Trennschicht- und Trennüberzugsverfahren ist überall dort anwendbar, wo ein Traggebilde bei dem Modellier- oder Objektbildungsverfahren unter überhängenden Teilen ei­ nes Modells verlangt wird, welches schließlich im freien Raum aufgehängt sein wird.

Das bevorzugte Materialauftrags- und -aufbauverfahren ist von dem in der US 51 21 329 be­ schriebenen Typ. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Abgabekopf 2, der zwei an ihm befestigte Spender 8 und 30 zur Verwendung bei einem derartigen System hat, um das hier beschriebe­ ne Traggebildebildungs- und -entfernungsverfahren auszuführen. Zu diesem Zweck ist der Ab­ gabekopf 2 für eine Relativbewegung in bezug auf ein Materialempfangsunterteil 56 gemäß Fig. 6 so gelagert, daß er in der Lage ist, Material in mehreren Durchläufen und Schichten auf­ zutragen, um ein Objekt mit einer vorbestimmten Form zu erzeugen. Eine derartige Relativbe­ wegung erfolgt längs der X-, Y- und Z-Achsen, um das Auftragen des Materials in aufeinan­ derfolgenden Schichten zu gestatten, so daß ein dreidimensionales Objekt erzeugt wird. Schrittmotorgetriebene Schrauben, wie sie in der US 51 21 329 angegeben sind, können be­ nutzt werden, um diese Relativbewegung zu erzeugen. Vorzugsweise ist der Abgabekopf 2 auf einem Untergestellwagen 4 befestigt, der sowohl in X- als auch in Y-Richtung verfahrbar ist, wobei eine Schraubenspindel 6 gemäß den Fig. 1 und 2 benutzt wird, um eine Bewegung in einer dieser Richtungen zu erzeugen. Der Schlitten 4 ist so gelagert, daß er in der Y- oder zweiten Richtung rechtwinkelig zu der Richtung der Ausdehnung der Schraubenspindel 6 durch eine zweite Schraubenspindel verfahrbar ist. Beide Schraubenspindeln werden durch steuerba­ re Motoren wie z. B. Schrittmotoren angetrieben. Vorzugsweise wird die vorgenannte Relativ­ bewegung durch ein computergesteuertes CAD/CAM-System gesteuert, auf dem der Entwurf des zu erzeugenden Gegenstands zunächst erfolgt. Software wird benutzt, um die dreidimen­ sionalen Daten in dem Computer in eine gesteuerte Bewegung der Antriebsmotoren für die Schraubenspindeln umzuwandeln, so daß der Abgabekopf 2 in einem vorbestimmten Bewe­ gungsmuster bewegt wird, um nacheinander Materialschichten bis zu der gewünschten Form aufzutragen und aufzubauen. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Unter- oder Emp­ fangssubstrat 56 (Fig. 6) in vertikaler oder Z-Richtung verfahrbar, um eine Bewegung in den drei Dimensionen zu ermöglichen.

Ein erster Spender, vorzugsweise in Form eines rohrförmigen Teils oder einer Leitung 8, ist zum Abgeben eines Materials vorgesehen. In den Fällen, in welchen das Versorgungsmaterial in fester Form bereitgestellt wird, z. B. als biegsames Filament oder biegsamer Strang, ist eine Heizwendel 10 auf dem Spender 8 vorgesehen, die das feste Material erhitzt und zum Schmel­ zen bringt, so daß es in einem Fluidzustand einer Abgabedüse 12 mit einer Abgabespitze 14 zuführbar ist. Die Abgabespitze 14 bildet eine Auslaßöffnung für das flüssige Material, das ab­ gegeben wird. Dieses Material wird normalerweise eines sein, welches bei Vorhandensein vor­ bestimmter Bedingungen erstarrt, wie z. B. bei gesteuerter Umgebungstemperatur, bei der die Objektbildung oder das Modellieren stattfindet. Der rohrförmige Spender 8 hat eine Kappe 16 an seinem Empfangsende, die an einem Befestigungsring 18 befestigt ist. Aus den nachste­ henden Gründen ist der Spender 8 selektiv vertikal justierbar angebracht, vorzugsweise durch Verwendung einer Schwenkverbindung mit dem Befestigungsring 18. Zu diesem Zweck stehen zwei sich im wesentlichen horizontal erstreckende Schwenkzapfen 20 von entgegengesetzten Seiten der Kappe 16 vor und sind an dem Befestigungsring 18 befestigt.

Ein Hubbügel 22 ist an dem entgegengesetzten Ende des Spenders 8 benachbart zu der Ab­ gabespitze 14 befestigt und trägt eine Befestigungsplatte 24. Eine Hubvorrichtung wie der ge­ zeigte doppelwirkende Zylinder 28 ist mit seinem Kolben 26 an der Befestigungsplatte 24 befe­ stigt. Der Zylinder 28 kann ein Luft- oder Hydraulikfluidzylinder sein. Es ist ein hin- und herbe­ wegbarer, doppelwirkender Zylinder, der mittels Fluid angetrieben wird, so daß der Kolben 26 in vertikaler Richtung ausgefahren und zurückgezogen wird. Diese Bewegung unter der Steue­ rung eines Softwareprogramms, welches das Abgeben von Material aus den beiden darge­ stellten Spendern koordiniert, gestattet das Anheben und Absenken der Abgabespitze 14. Die­ se vertikale Höhenjustierung der Abgabespitze 14 dient einem besonderen Zweck in bezug auf einen zweiten Spender 30, der nachstehend beschrieben ist. Es sei angemerkt, daß der Zylin­ der 28 verschiedene Typen von Mechanismen umfassen kann, zu denen ein federbelastetes Solenoid gehört, welches ausgefahren wird, wenn es elektrisch betätigt wird, und eine Feder­ rückführung benutzt, um eine periodische Hin- und Herbewegung des Kolbens 26 auszuführen. Der Kolben 26 ist normalerweise zurückgezogen, um die Abgabespitze 14 auf einem vor­ bestimmten, erhöhten Niveau in bezug auf die Abgabespitze 36 des Spenders 30 zu halten, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Der Spender 30 trägt außerdem eine Düse 34 an seinem Abgabeen­ de, an dem die Abgabespitze 36 befestigt ist. Hier wiederum wird vorzugsweise eine Heizwen­ del 32 benutzt, um ein festes Versorgungsmaterial, das in den rohrförmigen Spender 30 ein­ geführt wird, zu schmelzen und in einen flüssigen Zustand zu bringen, in welchem es über die Abgabespitze 36 abgegeben wird. Der Spender 30 ist an dem Schlittenkopf 4 durch eine Befe­ stigungskappe 31 befestigt.

Die Abgabespitzen 14 und 36 sind mit separaten Versorgungen oder Quellen von Materialien unterschiedlicher Zusammensetzungen, die in einem Fluidzustand geliefert werden, so daß sie unter vorbestimmten Bedingungen verfestigbar sind, separat verbunden. Die Materialien kön­ nen in einem flüssigen Zustand aus einem Reservoir direkt geliefert werden, z. B. durch eine Pumpe. Die Materialien können zunächst auch in fester Form geliefert werden, z. B. in Form eines flexiblen Filaments oder Stranges, wie es mit Bezug auf Fig. 5 der US 51 21 329 gezeigt und beschrieben ist. Der flexible Strang wird aus festem Material bestehen, das relativ schnell über seine Erstarrungstemperatur hinaus erhitzt werden kann und bei einem Temperaturabfall, nachdem es auf das empfangende Unterteil oder Substrat 56 aufgebracht worden ist, schnell erstarren wird. Ein flexibler Strang aus thermoplastischem Harz, Wachs oder Metall, welche verschiedene Materialien umfassen, wie sie im folgenden angegeben sind, kann benutzt wer­ den. Ein solcher Strang oder ein solches Filament ist in Fig. 2 mit 50 bezeichnet und wird von einer Versorgungsrolle (nicht dargestellt) über eine rohrförmige Leitung und ein Füh­ rungsgehäuse 54 durch einen geeigneten Materialvorschubmechanismus gefördert. Zwei Klemmrollen 46 können als ein solcher Mechanismus zum Erfassen und Vorschieben des Fi­ laments 50 wirksam benutzt werden. Eine intermittierende, gesteuerte Betätigung der Klemm­ rollen 46 erfolgt durch Schrittmotoren 38 und 40, von denen jeder ein Ritzel 42 bzw. 44 antreibt, über die die Antriebsleistung auf die Rollen 46 übertragen wird.

Die Motoren 38 und 40 werden durch geeignete Software programmgesteuert, um die Klemm­ rollen 46 intermittierend zu betätigen und um so das Filamentmaterial für einen besonderen Spender 8 oder 30 wahlweise vorwärts zu bewegen. Der gleiche Materialvor­ schubmechanismus, der oben mit Bezug auf das Filament 50 für den Spender 8 beschrieben worden ist, kann auch benutzt werden, um ein Filament von einer separaten Versorgungsrolle zu dem Spender 30 vorwärts zu bewegen.

Die Fig. 3-5 veranschaulichen verschiedene Verfahren zum Erzeugen eines entfernbaren Trag­ gebildes unter überhängenden, frei aufgehängten Teilen eines herzustellenden dreidimensio­ nalen Objekts. Fig. 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Form, bei der eine Trennschicht B be­ nutzt wird, um eine trennbare, zerbrechbare Verbindung zwischen einem Objekt oder Modell 58 und einem Traggebilde 60 zu erzeugen. In dieser Ausführungsform bestehen das Objekt 58 und das Traggebilde 60 aus dem gleichen Material A. Das Objekt 58 hat, wie dargestellt, einen überhängenden Teil längs seiner rechten Seite, wobei dessen Unterseite mit der Bezugszahl 62 bezeichnet ist. Die benachbarte obere Fläche oder Oberfläche des Traggebildes 60 ist mit der Bezugszahl 64 bezeichnet. Die Oberflächen 62 und 64 sind beabstandet, um einen Zwi­ schenraum zwischen ihnen zu schaffen, der mit einem Trennmaterial B ausgefüllt wird.

Die Materialien A und B können auf verschiedene Weise aufgetragen werden, um das Ver­ bundgebilde, welches aus dem Objekt 58, dem Traggebilde 60 und der Trennschicht B besteht, in einer dreidimensionalen Konfiguration herzustellen, wie es in Fig. 4 beispielshalber gezeigt ist. Bei Verwendung der Abgabevorrichtung des hier beschriebenen Typs wird das Material aus den Abgabespitzen 14 und 36 in Bahnen oder auf Wegen abgegeben, die in der X-Y-Ebene geradlinig sein können, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Beginnend bei dem Substrat 56 (Fig. 6) wird das Material in Schichten aufgebaut, wobei mehrere Bahnen in jeder vertikalen Höhe längs der Z-Achse aus den beiden Spendern 38 aufgetragen werden. Die Schichten für das Objekt 58 sowie die für das Traggebilde 60 werden in dem in Fig. 4 gezeigten Muster aufgebaut, bis das Niveau erreicht ist, wo der überhängende oder aufgehängte Teil des Objekts 58 sich sonst be­ trächtlich in den freien Raum hinaus erstrecken und daher eine Abstützung verlangen würde. Nachdem die Schichtstreifen A-1 für das Objekt 58 aufgetragen worden sind, wird daher ein Schichtstreifen B-1 des Trennmaterials auf demselben Niveau oder in derselben Höhe auf­ getragen. Anschließend werden Tragschichten A-2 auf demselben Niveau aufgetragen. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, wenn die Spender 8 und 30 steuerbar benutzt werden durch die inter­ mittierende Betätigung der Schrittmotoren 38 und 40, um die gewünschte Zufuhr der Materiali­ en A und B in verfestigbarer, flüssiger Form zuzuführen und abzugeben. Das empfangende Substrat 56, welches das aufgetragene Material trägt, wird in bezug auf den Spender 2 vertikal justiert, um nacheinander die Materialschichten zu bilden, vorzugsweise in Streifen, wie es in Fig. 4 veranschaulicht ist, um das Objekt 58 sowie das Traggebilde 60 bis zu der gesamten, gewünschten Höhe aufzubauen. Das Trennschichtmaterial B wird in jedem Z- oder Höhenni­ veau intermittierend abgegeben, um den gesamten Trennraum sequentiell auszufüllen, der zwischen den benachbarten Oberflächen 62 und 64 des Objekts 58 und des Traggebildes 60 ausgebildet ist. Nachdem das Verbundgebilde gemäß der Darstellung in Fig. 4 gebildet worden ist, kann das Traggebilde 60 aufgrund der schwachen oder entfernbaren Verbindung, welche durch das Material B gebildet wird, leicht entfernt werden.

Es ist somit zu erkennen, daß das sekundäre Material B benutzt wird, um die letzte Schicht des Traggebildes in Kontakt mit dem Material A, welches die Unterseite 62 des überhängenden Teils des Objekts 58 bildet, herzustellen. Das Trennmaterial B wird so als eine Schicht aufge­ bracht, die der Kontur des Überhangs, in dem Raum zwischen dem Objekt 58 und dem Trag­ gebilde 60 angepaßt ist. Das Material B wird so ausgewählt, daß sich eine Verbindung mit dem Objekt- oder Modelliermaterial A ergibt, die wesentlich schwächer als die Verbindung des Mate­ rials A mit sich selbst ist. Wenn eine Trennkraft auf das Traggebilde 60 ausgeübt wird, bricht es weg, wobei möglicherweise ein Teil des Trennmaterials B anhaftend an der Unterseite 62 des Objekts 58 zurückbleibt. Wegen der schwachen Natur der Verbindung des Trennmaterials B mit dem Objekt- oder Modelliermaterial A kann jegliches Trennmaterial, das auf dem Objekt ver­ bleibt, leicht abgeschält werden, ohne daß eine Beschädigung an dem Modell oder Objekt selbst verursacht wird. Dieses Entfernen des Traggebildes wird erleichtert, indem das Trenn­ material B in einer relativ dünnen Schicht vorgesehen wird, die eine Dicke zwischen 0,00254 mm und 3,175 mm und vorzugsweise in einem Bereich von 0,127 mm bis 0,508 mm hat, wie sie durch den Zwischenraum an der Grenzfläche zwischen den benachbarten Oberflächen 62 und 64 des Objekts 58 und des Traggebildes 60 festgelegt wird.

Verschiedene Materialien können benutzt werden, um das vorgenannte Ergebnis des schnellen und einfachen Entfernens des Traggebildes 60 von dem gebildeten Objekt 58 zu erreichen, wie es mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben worden ist. Das Material A, das benutzt wird, um das Ge­ bilde des Objekts 58 sowie das Traggebilde 60 zu bilden, ist vorzugsweise ein thermoplasti­ sches Material, das bei vorbestimmten Umgebungsbedingungen, in die hinein es abgegeben wird, sich ohne weiteres verfestigen wird. Verschiedene thermoplastische Harze wie Präzisi­ onsgießwachse sind geeignet. Das Trennmaterial kann ein Kohlenwasserstoffwachsgemisch sein. Das Modellier- oder Objektmaterial A hat eine relativ hohe Zugfestigkeit. Zum Beispiel trennten sich, wenn ein Polyamidmodelliermaterial A mit einer relativ hohen Zugfestigkeit von ungefähr 18,616 MPa bei einem Trennmaterial B benutzt wurde, das von einem Kohlenwasser­ stoffwachsgemisch gebildet wird, das gebildete Objekt 58 und das Traggebilde 60 ohne weite­ res durch Aufbrechen längs der Naht- oder Trennzone, die durch das Trennmaterial B gebildet wird. Das war auf die große Differenz in der Oberflächenspannung des Trennmaterials B relativ zu dem Modellier- oder Objektmaterial A zurückzuführen. Die stark reduzierte Oberflächen­ spannung des Trennmaterials B relativ zu der des Objekt- und Traggebildematerials A verrin­ gert die Grenzflächenverbindungsfestigkeit an der Verbindung, die durch das Material B gebil­ det wird, was gestattet, das Traggebilde 60 mit minimaler Beschädigung an der Unterseite 62 des Objekts 58 leicht wegzubrechen und abzutrennen.

Ferner sind beispielsweise ein Polyamidmodelliermaterial und ein wasserlösliches Wachs als Trennmaterial B erfolgreich benutzt worden. Wie in dem vorhergehenden Beispiel ist nicht nur die Grenzflächenverbindungsfestigkeit verringert worden, sondern auch das Traggebilde ist in Wasser bei Raumtemperatur in etwa fünf Minuten aufgelöst worden. Durch die Verwendung eines Trennmaterials, das wasserlöslich ist, wogegen das Material A für das Objekt und das Traggebilde das nicht sind, kann jedes zurückbleibende Traggebildematerial ohne weiteres aufgelöst und so entfernt werden, indem das Verbundobjekt 58-60 in ein Bad eingebracht wird. Dadurch wird das mechanische Entfernen des Traggebildes vermieden.

Darüber hinaus kann das Material A für das Objekt 58 und das Traggebilde aus einem Wachs- und Polymergemisch hergestellt werden, wobei ein wasserlösliches Wachs als Trennmaterial B in dem Trennraum oder der Verbindung benutzt wird. Hier wird ebenfalls eine sehr schwache Grenzflächenverbindung geschaffen, die ein leichtes Trennen des Traggebildes gestattet, und außerdem löst sich auch das Trennmaterial B in Wasser bei Raumtemperatur ohne weiteres auf, was die Trennung des Traggebildes 60 sehr erleichtert.

Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform, die der nach Fig. 4 gleicht, bei der aber das Trennmaterial in flüssiger Form als ein dünner Überzug 70 längs der Trennlinie oder Verbin­ dung zwischen einem Objekt 66 und einem Traggebilde 68 aufgetragen wird. Auch hier beste­ hen sowohl das Objekt als auch das Traggebilde aus dem gleichen Material A. Das Material A wird in Schichten niedergelegt, welche auf die oben mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene Weise vertikal aufgebaut werden. Bei dieser Version wird jedoch ein fließfähiges Mittel D auf die be­ rührenden Seiten zwischen dem Objekt 66 und dem Traggebilde 68 aufgetragen. Dieses Mittel unterbricht die molekulare Verbindung, die normalerweise in dem gleichen Material A zwischen dem Objekt und dem Traggebilde auftreten würde, wodurch eine Verbindung erzeugt wird, die an der mit der Bezugszahl 70 bezeichneten Kontaktfläche wesentlich schwächer ist. Wenn eine Zugkraft auf das Verbundgebilde 66, 68 ausgeübt wird, bricht das Traggebilde 68 sauber und leicht weg, ohne irgendein Restmaterial zurückzulassen oder die verbleibende Modell- oder Objektkontaktseite zu beschädigen. Das Trennmittel bildet in diesem System eine Schicht D, die so dünn ist, daß ihre Geometrie bei der Konstruktion des Objekts und des Traggebildes au­ ßer Betracht gelassen werden kann. Der dünne Trennüberzug hat vorzugsweise eine Dicke von weniger als 0,0508 mm.

Als Trennmittel D können Lösungen, Emulsionen und Dispersionen benutzt werden. Das Mate­ rial A für das Objekt 66 und das Traggebilde 68 kann irgendeines derjenigen Materialien sein, die oben für das Material A in bezug auf Fig. 4 erwähnt worden sind. Zu den zufriedenstellen­ den Trennüberzugsmaterialien gehören lösungsmittellösliche Verbindungen wie Polymere, z. B. Acrylate, und organische Verbindungen, z. B. Stearin- und Azelainsäuren. Wasserlösliche Po­ lymere sind ebenfalls als Trennüberzug zufriedenstellend und beinhalten Materialien wie Po­ lyethylenoxid und Polymere auf Glycolbasis; Polymere auf Polyvinylpyrrolidonbasis; Polymere auf Methylvinylether- und Maleinsäurebasis; Polymere auf Polyoxazolinbasis; und Polyquater­ nium II. Herkömmliche Formentrennmittel können ebenfalls erfolgreich als Trennüberzug be­ nutzt werden. Diese Materialien beinhalten Fluorchemikalien, Silicone, Lecithine und Stearate. Dispersionen können ebenfalls als Trennüberzug benutzt werden, einschließlich Wachsen, z. B. Paraffinen, mikrokristallinen und Polyethylenen, sowie Polymeren.

Beispiele des Materials A und des Trennüberzugs D, die bei 70 in der Ausführungsform nach Fig. 5 benutzt werden, beinhalten ein Polyamid als Material A für das Objekt 66 und das Trag­ gebilde 68, wobei der Überzug ein Silicon ist. Das vorgenannte Material A hatte eine Zugfestig­ keit von etwa 6,895 MPa und die Proben, die mit einem Siliconüberzug an der Trennverbindung 70 zwischen dem Objekt und dem Traggebilde aufgebaut wurden, hatten eine Zugfestigkeit an der Grenzflächenverbindung von etwa 0,724 MPa und wurden an der Verbindung 70 durch Biegen der Verbundprobe leicht getrennt.

Eine weitere Kombination von Materialien, die für die Überzugsausführungsform nach Fig. 5 erfolgreich benutzt worden ist, beinhaltete eine Wachs- und Polymermischung für das Objekt und das Traggebilde A, mit einer Stearinsäurelösung für den Trennüberzug. Die Proben, die aus diesen Materialien gemäß der Darstellung in Fig. 5 aufgebaut wurden, hatten eine Zugfe­ stigkeit, die an der Trennverbindung 70 so niedrig war, daß das Verbundgebilde gemäß der Darstellung in Fig. 5 in einer Testvorrichtung riß.

Es gibt besondere Vorteile aufgrund der Verwendung der Ausführungsformen nach Fig. 4 oder Fig. 5 mit entweder einer Trennschicht oder einem Trennüberzug zwischen dem überhängen­ den Teil des Objekts und dem daruntergelegenen Traggebilde, das aus dem gleichen Material A gebildet wurde. Der erste Vorteil bezieht sich auf die Schrumpfeigenschaften. Alle Materialien schrumpfen in gewissem Ausmaß. Wenn Materialien mit beträchtlich unterschiedlichen Schrumpfeigenschaften für das Objekt- oder Modellgebilde sowie für das angrenzende Tragge­ bilde benutzt werden, wird es eine große Schrumpfungsdifferenz längs der Trennverbindung zwischen den beiden Materialien geben. Das kann extreme Beanspruchungen und Verbin­ dungsausfälle verbunden mit Objektverwindung hervorrufen. Diese potentiell nachteiligen Aus­ wirkungen werden minimiert, indem dieselbe Masse des Materials A in sowohl dem Objektge­ bilde 58 oder 66 als auch dem Traggebilde 60 oder 68 benutzt wird, mit nur einer relativ dünnen Trennschicht oder einem relativ dünnen Trennüberzug dazwischen. Schmelz- und Modellier­ temperaturen von unterschiedlichen Materialien kommen ebenfalls ins Spiel. Diese Materialien müssen so ausgewählt werden, daß sie in bezug auf die benutzten Temperaturen kompatibel sind, damit sie in der Lage sind, ihre vorgesehenen Funktionen zu erfüllen. Obgleich spanab­ hebend bearbeitbares Wachs als ein Traggebildematerial eine relativ hohe Umge­ bungstemperatur von 60°C verlangt, damit Laminierfestigkeit zum Aufbauen eines großen, dic­ ken Traggebildes erzielt wird, wird es somit vernünftig gut sogar bei der niedrigeren Modellier­ temperatur von 30°C eines thermoplastischen Objekts und Traggebildes laminieren, wie z. B. Gießwachs, wenn es in einer relativ dünnen Schicht in der Grenzflächen- oder Trennzone zwi­ schen dem Objekt und dem Traggebilde aufgetragen wird. Mit anderen Worten, die relativ dün­ ne Schicht eines Trennmaterials B gemäß der Darstellung in Fig. 4 kann ausreichend gut lami­ nieren, selbst bei der Modelliertemperatur des Materials A, um eine Schicht mit ausreichender Festigkeit zum Abstützen des über ihm befindlichen Objektmaterials A zu bilden. Die relativ schwache Verbindung oder das relativ schwache Laminat, gebildet durch eine solche Trenn­ schicht aus dem Material B, ist erwünscht, um die schnelle und einfache Trennung des Tragge­ bildes 60 zu erzielen.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, die mit der Abgabevorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 6 erfolgreich benutzt werden kann. In dieser Version wird ein erstes Material A benutzt, um das Objekt 72 zu bilden, wogegen ein zweites Material C mit unterschiedlicher Zusammensetzung benutzt wird, um das Traggebilde 74 aufzubauen. Diese beiden Gebilde sind in Grenz­ flächenkontakt längs einer Trennlinie oder -verbindung 76. Auch hier werden die beiden Mate­ rialien A und C in Schichten in mehreren Durchgängen mit dem Abgabekopf 2 aufgebracht, wie es mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben worden ist, wobei jeder Durchgang des Abgabekopfes ei­ nen langgestreckten Streifen oder eine langgestreckte Bahn bildet, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Dieselben Kombinationen von Materialien für das Objektmaterial A und das Traggebildematerial C können wie oben mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben bezüglich der Mate­ rialien A und B benutzt werden.

Da, wie oben mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, unterschiedliche Materialien aus den Abgabe­ spitzen 14 und 36 in derselben Horizontalebene oder auf demselben vertikalen Niveau abgege­ ben werden, d. h. Bahnen oder Streifen A-1 und A-2 sowie B-1 in bezug auf Fig. 4, besteht ein Problem dahingehend, daß die nichtabgebende Düse und ihre Spitze das Material stört, das durch die abgebende Düse aufgetragen wird. Dieses Problem wird beseitigt, indem die oben mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 6 beschriebene Einrichtung zum vertikalen Einstellen der Höhe einer der Spenderspitzen in bezug auf die andere vorgesehen wird. So ist anhand dieser Figu­ ren zu erkennen, daß der Spender 8 vertikal einstellbar ist, zumindest an seinem Abgabeende, an dem die Düse 12 und die Abgabespitze 14 angeordnet sind, und zwar mittels der Hubvor­ richtung 28. Der Spender 30 kann für das Abgeben des Materials A benutzt werden, wobei der Spender 8 zum Abgeben des Materials B oder C gemäß der Darstellung in den Fig. 3 und 4 dient. Die Düse 12 und somit die Abgabespitze 14 wird, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, normaler­ weise durch die Hubvorrichtung 28 auf einem erhöhten Niveau oberhalb der Abgabespitze 36 des Spenders 30 gehalten. Die Höhendifferenz ist der besseren Übersichtlichkeit halber in Fig. 6 in vergrößertem Maßstab gezeigt. Es ist lediglich notwendig, daß sich die Abgabespitze 14 in der Größenordnung von einigen Millimetern, wobei sogar 1,6 mm ausreichend sind, oberhalb der Abgabespitze 36 befindet, wenn die Abgabespitze 36 abgibt. Wenn Material aus dem Spender 8 über die Abgabespitze 14 abgegeben werden soll, wird die Hubvorrichtung 28 betä­ tigt, um den Kolben 26 auszufahren und die Abgabespitze 14 abzusenken, so daß sie um die­ selbe Größenordnung unterhalb der Abgabespitze 36 liegt. Durch diese Anordnung wird jede mögliche Störung zwischen einer Düsenspitze und dem Material, das durch die andere Düsen­ spitze abgegeben wird, vermieden.

Es sei angemerkt, daß die beiden Spender, die an dem einzelnen Abgabekopf 2 angebracht sind, andere Formen als die der langgestreckten, rohrförmigen Spender/Verflüssiger, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, haben können. Wenn statt des Zuführens eines schmelzbaren Fest­ stoffes in der Form eines Filaments oder Stabes zu den Spendern die abzugebenden Materiali­ en direkt als eine Flüssigkeit aus einem Reservoir mit Hilfe einer Pumpe zugeführt werden, dann werden die langgestreckten, rohrförmigen Spender mit ihren Heizwendeln nicht benötigt. Außerdem könnte mit Bezug auf die Ausführungsform in Fig. 5 der dünne Überzug aus Trenn­ material aus einer Spritze durch eine Nadel, die als Abgabespitze dient, gepumpt werden. Eine solche Abgabevorrichtung könnte als einer der Spender dienen, die an dem Kopf 2 angebracht sind. Außerdem könnte für denselben Verwendungszweck das flüssige Trennmaterial über eine Bürstenspitze abgegeben werden, die Borsten hat und dazu dient, die Flüssigkeit auf die obe­ ren Oberflächen des Traggebildes 68 an der Grenzfläche 70 mit dem Objekt- oder Modellgebil­ de 66 aufzustreichen. Es ist vorstellbar, daß der flüssige Überzug auch längs der vertikalen Seite jeder Schicht in dem Traggebilde 68 aufgestrichen werden kann, wo es eine Trennung von der benachbarten, vertikalen Fläche an der Unterseite des Objekts 66 gibt. Das flüssige Material, das als dünner Überzug zugeführt wird, erstarrt und härtet wenigstens teilweise aus, bevor die nächsten, benachbarten Schichten des Materials A des Objekts 66 aufgebracht wer­ den.

Alternativ können die separaten Bau- und Trennmaterialien aus einer einzelnen Düsenspitze an einem einzelnen Abgabekopf, der mehrere Versorgungsdurchlässe hat, abgegeben werden. Eine solche Abgabekopfkonfiguration ist in Fig. 6 der US-PS 5 121 329 gezeigt und in Spalte 14, Zeilen 11-36, beschrieben. Bei dieser Abgabekopfausführungsform werden die separaten Materialien in einem flüssigen Zustand zugeführt, entweder durch Schmelzen eines Filaments oder Stabes oder durch Pumpen von Flüssigkeit aus einem Reservoir, durch separate Strö­ mungsdurchlässe in dem Abgabekopf. Durchflußregler werden benutzt, um das eine oder das andere Material wahlweise und intermittierend abzugeben.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mit im Raum frei aufgehäng­ ten, überhängenden Teilen, umfassend die Schritte:
Abgeben eines verfestigbaren ersten oder Baumaterials in einem Fluidzustand in einem vorbestimmten Muster, um mehrere Schichten des Materials aufzutragen, die einen dreidimen­ sionalen Verbundkörper bilden, welcher sowohl aus einem dreidimensionalen Objekt als auch aus einem gesonderten, dreidimensionalen Traggebilde besteht, welches überhängenden Tei­ len des Objekts unterlagert ist, die während der Schichtauftragung Abstützung verlangen, wobei das Objekt und das Traggebilde durch einen Zwischenraum zwischen sich getrennt sind, der die Unterseite der überhängenden Teile des Objekts bildet; und
Abgeben eines zweiten oder Trennmaterials in den Zwischenraum zwischen dem Objekt und dem Traggebilde in einem mehrere Durchläufe beinhaltenden Auftragsprozeß koordiniert mit dem Abgeben des ersten Materials und in Kontakt mit demselben, wobei das zweite Materi­ al eine andere Zusammensetzung als das erste Material hat, so daß das zweite Material eine schwache, zerbrechbare Verbindung mit dem ersten Material in einer leicht trennbaren Verbin­ dung in dem Zwischenraum zwischen dem Objekt und dem Traggebilde bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmaterial als eine Trennschicht aufgetragen wird, die sich der Kontur des Zwischenraums anpaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht in mehreren Schichtabschnitten durch intermittierendes Auftragen des Trennmaterials zwischen benachbarten, beabstandeten Schichten des Objekts und des Traggebildes auf demselben ver­ tikalen Niveau in dem dreidimensionalen Verbundkörper aufgebaut wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trenn­ material bis zu einer Dicke zwischen 0,00254 mm und 3,175 mm in einer vertikalen Richtung bei jedem Auftragungsdurchgang aufgetragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bau­ material ein thermoplastisches Harz eingesetzt wird und daß als Trennmaterial ein spanabhe­ bend bearbeitbares Wachs eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bau­ material ein Präzisionsgießwachs eingesetzt wird und daß als Trennmaterial ein spanabhebend bearbeitbares Wachs eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trenn­ material als ein dünner Überzug in dem Zwischenraum in Kontakt mit benachbarten Flächen des Objekts und des Traggebildes, die durch das erste oder Baumaterial gebildet werden, auf­ gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Überzug mit einer vernachlässigbaren Dicke aufgebracht wird, die ausreicht, um die benachbarten Flächen des Objekts und des Traggebildes zu bedecken und die molekulare Verbindung zu unterbrechen, die normalerweise zwischen den Teilen des ersten oder Baumaterials, welche diese Flächen bilden, auftreten würde.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, als Baumaterial ein ther­ moplastisches Harz eingesetzt wird und daß als Trennmaterial, welches den Überzug bildet, ein wasserlösliches Polymer eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Baumaterial ein thermoplastisches Harz eingesetzt wird und daß als Trennmaterial, welches den Überzug bildet, ein lösungsmittellösliches Polymer eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Baumaterial ein thermoplastisches Harz eingesetzt wird und daß als Trennmaterial, welches den Überzug bildet, ein Silicon eingesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Baumaterial ein thermoplastisches Harz eingesetzt wird und daß als Trennmaterial, welches den Überzug bildet, eine Stearinsäurelösung eingesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste oder Baumaterial und das zweite oder Trennmaterial aus zwei separaten Düsen abgegeben werden, von denen jede eine Abgabespitze hat und die jeweils an einem einzelnen Abgabekopf befestigt sind zur Relativbewegung in bezug auf ein Material aufnehmendes Unterteil längs X-, Y- und Z-Achsen und zum Steuern des Abgebens des Baumaterials und des Trennmaterials aus den Düsen derart, daß das Material aus nur einer Düse gleichzeitig abgegeben wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abgebens des Baumaterials und des Trennmaterials die Höhe einer der Düsen relativ zu dem empfangenden Unterteil vertikal derart einstellbar und steuerbar ist, daß sich die Abgabespitze der nichtab­ gebenden Düse immer oberhalb der Abgabespitze der abgebenden Düse auf einem Niveau befinden wird, das ausreicht, um das Material, welches durch die abgebende Düse abgegeben wird, während des Materialabgabeprozesses nicht zu behindern.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, mit:
einer Einrichtung (12) zum Abgeben eines verfestigbaren ersten oder Baumaterials in einem Fluidzustand in einem vorbestimmten Muster, um mehrere Schichten des ersten Materi­ als aufzutragen, die einen dreidimensionalen Verbundkörper bilden, welcher sowohl aus einem dreidimensionalen Objekt (58) als auch aus einem gesonderten, dreidimensionalen Traggebilde (60) besteht, welches überhängenden Teilen des Objekts (58) unterlagert ist, die während der Schichtauftragung Abstützung verlangen, wobei das Objekt (58) und das Traggebilde (60) durch einen Zwischenraum zwischen sich getrennt sind, der die Unterseite (62) der überhän­ genden Teile des Objekts bildet; und
einer Einrichtung (34) zum Abgeben eines zweiten oder Trennmaterials in den Zwi­ schenraum zwischen dem Objekt (58) und dem Traggebilde (60) in einem mehrere Durchläufe beinhaltenden Auftragsprozeß koordiniert mit dem Abgeben des ersten Materials und in Kontakt mit demselben, wobei das zweite Material eine andere Zusammensetzung als das erste Mate­ rial hat, so daß das zweite Material eine schwache, zerbrechbare Verbindung mit dem ersten Material in einer leicht trennbaren Verbindung in dem Zwischenraum zwischen dem Objekt (58) und dem Traggebilde (60) bildet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ab­ geben eines verfestigbaren ersten oder Baumaterials und die Einrichtung zum Abgeben eines zweiten oder Trennmaterials in Form zweier separater Düsen (12, 34) ausgebildet sind, von denen jede eine Abgabespitze (14, 36) hat und die jeweils an einem einzelnen Abgabekopf (2) befestigt sind zur Relativbewegung in bezug auf ein Material aufnehmendes Unterteil (56) längs X-, Y- und Z-Achsen und zum Steuern des Abgebens des Baumaterials und des Trennmaterials aus den Düsen (12, 34) derart, daß das Material aus nur einer Düse gleichzeitig abgegeben wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Düsen (12, 34) relativ zu dem empfangenden Unterteil (56) vertikal einstellbar ist und die Höhe der einen Düse während des Prozesses des Abgebens des Baumaterials und des Trennmaterials steuerbar derart einstellbar ist, daß sich die Abgabespitze der nichtabgebenden Düse immer oberhalb der Abgabespitze der abgebenden Düse auf einem Niveau befinden wird, das ausreicht, um das Material, welches durch die abgebende Düse abgegeben wird, während des Materialabgabe­ prozesses nicht zu behindern.