本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)成體積體、尤其單件家具的設(shè)備。

背景技術(shù)：

已知wo2013/180609a1，其涉及一種用于逐層地構(gòu)成物體的方法以及設(shè)備。逐層地構(gòu)成體部屬于創(chuàng)成法的領(lǐng)域并且能夠與所謂的3d打印相關(guān)聯(lián)。

這種方法尤其在近期變得越來越重要。經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)適用性的日益增長能夠使得3d打印在原型開發(fā)中具有越來越重要的地位。在個(gè)性化制造的領(lǐng)域中，3d打印的可行性也提供有吸引力的角度。這尤其也涉及單件家具的和零部件工業(yè)中的其他元件的原型和個(gè)別定制。

如在上文列舉的文獻(xiàn)中示例性說明的，為此例如使用木塵或木屑，將所述木塵或木屑混入粘合劑，然后在增材制造工藝中考慮用于逐漸形成(aufbau)體積體。

為了在這種3d打印法中也能夠構(gòu)成復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，例如de102011106614a1提出一種可運(yùn)動(dòng)的對象承載件，在所述對象承載件上構(gòu)成有體積體。在此，控制對象承載件相對于優(yōu)選固定的涂覆單元的運(yùn)動(dòng)，借助于所述涂覆單元將材料施加到體積體上。由此可行的是，體積體構(gòu)成為具有復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，例如側(cè)凹和懸垂部。

然而，尤其單件家具和零部件工業(yè)的其他元件的構(gòu)成提出對相應(yīng)的設(shè)備的特殊要求。因此，常見的單件家具或其他零件通常是體積巨大且相當(dāng)重的。這通過對象承載件的相對運(yùn)動(dòng)使體積體的逐漸形成明顯變難，因?yàn)樵鲩L的體積體的負(fù)荷使用于移動(dòng)對象承載件的機(jī)械機(jī)構(gòu)加負(fù)荷。此外，這種設(shè)備在要構(gòu)成的體積體的尺寸方面受到限制。此外，除了現(xiàn)有的系統(tǒng)以外，必須購置所述3d打印設(shè)備，以對體積體進(jìn)行后加工，這使機(jī)械倉庫的成本相應(yīng)地升高。

這種后加工例如能夠存在于邊緣材料的膠合，為了所述目的，ep2332718a2例如公開一種具有膠合設(shè)備的五軸加工中心。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明基于的目的是：提供一種設(shè)備，所述設(shè)備能夠通過增材制造法產(chǎn)生幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體積體，如單件家具和零部件工業(yè)的其他元件，更確切地說以盡可能經(jīng)濟(jì)的實(shí)施方式產(chǎn)生幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體積體。

為此，本發(fā)明提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備。其他有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中列出。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于通過增材式材料涂覆來構(gòu)成體積體，尤其單件家具的設(shè)備具有：承載件，體積體構(gòu)成在所述承載件上；涂覆單元，以在承載件上通過增材式材料涂覆來逐漸形成體積體，其中材料尤其部分地由木質(zhì)材料，如木質(zhì)泡沫、木粉、鋸屑等，金屬膏或礦物膏或塑料構(gòu)成；和工具承載件，所述工具承載件具有工具容納部，涂覆單元容納在所述工具容納部中。在此，工具承載件設(shè)計(jì)為，使得能夠通過使工具容納部關(guān)于承載件沿五個(gè)方向移動(dòng)，對容納在工具容納部中的涂覆單元進(jìn)行定向。

換言之，“能夠沿五個(gè)方向定向”意味著：容納在工具容納部中的涂覆單元(通過使工具容納部關(guān)于承載件移動(dòng))能夠沿著或圍繞五個(gè)軸線，即沿五個(gè)不同的方向運(yùn)動(dòng)。

在本申請的意義上，“涂覆單元”涉及能夠執(zhí)行用于構(gòu)成體積體的增材法的任何單元或裝置。

在此，將術(shù)語“體積體”理解為結(jié)構(gòu)體，所述結(jié)構(gòu)體的尺寸超出由液態(tài)的或固態(tài)的覆層材料或壓印的表面構(gòu)成的覆層。尤其，體積體應(yīng)具有至少500μm的厚度。

涂覆單元關(guān)于體積體沿五個(gè)方向的定向確保：也能夠達(dá)到在體積體的已經(jīng)構(gòu)成的或印刷的部段上的否則不可接近的部位，使得也能夠構(gòu)成具有側(cè)凹和懸垂部的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。具有五個(gè)自由度定向還能夠?qū)崿F(xiàn)高柔性的設(shè)備，所述設(shè)備能夠簡單地逐漸形成不同尺寸的體積體。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還具有如下優(yōu)點(diǎn)：體積體在承載件上構(gòu)成，并且涂覆單元相對于承載件(進(jìn)而也相對于體積體)定向。由此，為了到達(dá)體積體上的難于接近的部位，不必使相對大的承載件隨著可能重的體積體一起運(yùn)動(dòng)，而是僅涂覆單元運(yùn)動(dòng)。這提高設(shè)備的精度，并且還引起更低的機(jī)器成本，因?yàn)橛糜谝苿?dòng)所述設(shè)備的相應(yīng)的機(jī)構(gòu)必須構(gòu)成為不那么大的。此外，這允許涂覆單元在經(jīng)濟(jì)上有利地納入現(xiàn)有的生產(chǎn)線中，其中體積體例如在傳送帶上運(yùn)輸。

尤其，用于構(gòu)成體積體的增材原料是含木質(zhì)素的材料如木質(zhì)材料，尤其木質(zhì)泡沫、木粉、切屑、鋸屑、纖維素等。此外，增材原料能夠是金屬膏或金屬泡沫，塑料膏或塑料泡沫，膏狀材料或?qū)щ姴牧先玢~膏，或?qū)щ娝芰?，或?qū)щ姷纳锊牧虾蜕锼芰?。另一替選方案是含碳纖維的原料。此外，能夠使用熱塑性的、熱固性的或彈性的塑料。然而，本發(fā)明不限于特定的材料類型的使用。也能夠部段式地用不同的材料構(gòu)成體積體，或者將材料在其涂覆之前進(jìn)行混合。在其他實(shí)施方式中提出，將鋁泡沫、塑料泡沫等用作為用于構(gòu)成體積體的材料，尤其用于構(gòu)成輕型建筑板。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，工具承載件設(shè)計(jì)為，使得通過容納到工具容納部中的涂覆單元進(jìn)行的材料涂覆能夠關(guān)于構(gòu)成在承載件上的體積體從所有側(cè)并且尤其從下方或從斜下方進(jìn)行。

這確保：要涂覆的材料例如也能夠施加在懸垂部中，例如施加在椅子的座椅面下方。因此，借此進(jìn)一步改進(jìn)涂覆的靈活度。

優(yōu)選地，工具承載件還能夠具有主軸單元。

在此，主軸單元的存在顯著地提高設(shè)備的靈活度和經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的設(shè)備借此也能夠用于借助需要主軸單元的其他加工工具進(jìn)行的其他加工工藝。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案，工具容納部設(shè)置在主軸單元上。

這例如允許：用于主軸單元的運(yùn)動(dòng)或定向的機(jī)構(gòu)也用于設(shè)置在工具容納部中的涂覆單元的定向(并且反之亦然)，這能夠進(jìn)一步降低機(jī)器成本。在此優(yōu)選的是：設(shè)置在主軸單元上的工具容納部是下述工具容納部，所述工具容納部設(shè)計(jì)為，其他加工工具也能夠容納到該工具容納部中。換言之，涂覆單元于是也設(shè)計(jì)為，使得所述涂覆單元能夠容納到主軸單元的工具容納部中。由此，在體積體上能夠簡單地執(zhí)行其他后加工工藝，其中在此，在幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的體部上進(jìn)行加工也是可行的。

依照根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，承載件固定在豎直方位上，即不可相對于工具承載件向上或向下運(yùn)動(dòng)。

這一方面簡化設(shè)備的布置并且另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)構(gòu)件的更簡單的操控，由此能夠使所需的精確的控制變得更簡單。

在此，所述特征明確地不排除：承載件能夠包括傳送裝置，借助所述傳送裝置能夠?qū)⒅瞥傻捏w積體例如運(yùn)輸至另一加工站或運(yùn)輸?shù)街虚g倉庫中。

此外也可考慮以固定的角度定向的承載件或豎直的承載件，在該承載件上構(gòu)成有體積體。根據(jù)本發(fā)明的五軸技術(shù)使這種情況可行。

關(guān)于涂覆單元相對于承載件的定向方面有利的是：工具承載件設(shè)計(jì)為，使得容納在工具容納部中的涂覆單元可關(guān)于承載件沿三個(gè)線性方向線性地(平移地)運(yùn)動(dòng)并且沿另外兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。

該設(shè)計(jì)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：可相對容易地執(zhí)行操控軟件。附加地，借助分為平移的和旋轉(zhuǎn)的自由度能夠確保：即使是大的體積體也能夠由該設(shè)備構(gòu)成，而不會妨礙工具承載件的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，工具承載件是萬向型五軸主軸頭或笛卡爾五軸主軸頭。

兩個(gè)實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：涂覆單元能夠相對簡單地在五軸裝置中實(shí)現(xiàn)。這還能夠?qū)崿F(xiàn)其他加工步驟，例如用于改良體積體的研磨工藝的集成和簡單的組合。

作為用于工具承載件的另一優(yōu)選的實(shí)施方式，工具承載件具有承載系統(tǒng)和頭部，其中工具容納部安置在頭部上，承載系統(tǒng)設(shè)計(jì)為，使得所述承載系統(tǒng)可關(guān)于承載件沿著三個(gè)軸線移動(dòng)，并且頭部設(shè)計(jì)為，使得所述頭部能夠通過將工具容納部關(guān)于承載件圍繞另兩個(gè)軸線移動(dòng)/樞轉(zhuǎn)來移動(dòng)容納到工具容納部中的涂覆單元。

在此，頭部能夠構(gòu)成為主軸單元或者具有所述主軸單元。如果頭部構(gòu)成為主軸單元，那么所述主軸單元相應(yīng)地具有工具容納部。

所述系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)一方面在于堅(jiān)固的且較不易受故障影響的裝置，并且另一方面在于通過有利地分配自由度來精確且簡單地操控系統(tǒng)的可行性。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，設(shè)備還具有輸送裝置，所述輸送裝置與涂覆單元連接，以將材料輸送至涂覆單元，其中輸送裝置具有擠出機(jī)和/或尤其可加熱的軟管。

輸送裝置的使用具有如下優(yōu)點(diǎn)：涂覆單元能夠連續(xù)地輸送材料，由此無中斷的增材式材料涂覆是可行的。在此，擠出機(jī)的提供具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)⒉牧弦韵薅ǖ奶匦圆⑶覠o中斷地均勻施加，這尤其對于構(gòu)成復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)是有利的。軟管還提供下述可行性：輸送裝置可加熱地構(gòu)成。這還具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠高度限定地調(diào)節(jié)用于增材式逐漸形成所述體積體的材料的濃度。

根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)方案，涂覆單元與擠出機(jī)經(jīng)由尤其可加熱的軟管連接。

這提供了擠出機(jī)可與涂覆單元分開設(shè)置的可行性。由此能夠確保：涂覆單元能夠靈活地定向，而不必帶動(dòng)擠出機(jī)。由此，一方面能夠在盡管使用擠出機(jī)的情況下仍實(shí)現(xiàn)緊湊的涂覆單元。另一方面，涂覆單元的定向不受可能重的擠出機(jī)的損害。

在此優(yōu)選的是：擠出機(jī)安置在設(shè)備上，使得在將涂覆單元定向時(shí)，所述擠出機(jī)僅沿三個(gè)線性方向運(yùn)動(dòng)。

由于擠出機(jī)集成到設(shè)備中，使得所述擠出機(jī)僅沿著三個(gè)線性方向運(yùn)動(dòng)(即能夠不與工具容納部一起圍繞其余兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn))，所以保證：相對重的擠出機(jī)不妨礙涂覆單元圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的定向。

例如，這通過將擠出機(jī)安置在上文提及的承載系統(tǒng)上來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槌休d系統(tǒng)設(shè)計(jì)為，使得其可關(guān)于承載件沿著三個(gè)軸線移動(dòng)，因此這意味著：擠出機(jī)能夠與承載系統(tǒng)一起關(guān)于承載件沿著三個(gè)軸線移動(dòng)。這涉及平移方向(線性移動(dòng))，因此承載件與承載系統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)。這將用于體積體的增材式逐漸形成的材料的供應(yīng)路徑保持為短的。軟管是柔性的連接元件，所述連接元件不會妨礙涂覆單元相對于擠出機(jī)的定向。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案，輸送裝置還具有用于材料的中間儲存的中間儲存裝置。在此，中間儲存裝置優(yōu)選安置在設(shè)備上，使得在涂覆單元定向時(shí)，所述中間儲存裝置僅沿著三個(gè)線性方向運(yùn)動(dòng)。如果存在擠出機(jī)，那么中間儲存裝置優(yōu)選連接在擠出機(jī)上游。

通過中間儲存裝置的如下優(yōu)選的設(shè)置方式：在涂覆單元定向時(shí)，所述中間儲存裝置僅沿著三個(gè)線性方向運(yùn)動(dòng)，能夠防止，可能重的且體積大的中間儲存裝置尤其妨礙涂覆單元的旋轉(zhuǎn)定向。因此，這有助于設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的體積體的能力。

在此，中間儲存裝置能夠用作為一種材料緩沖器，所述材料緩沖器確保：涂覆單元持續(xù)地提供材料。這尤其在復(fù)雜的體積體中是重要的，因?yàn)橐虼四軌虮ＷC：尤其幾何結(jié)構(gòu)上復(fù)雜的部位能夠“一次性”不停頓地構(gòu)成，這可能能夠減少在體積體中的應(yīng)力。附加地，能夠保證對于整個(gè)體積體保持不變的材料特性。

如果對于體積體應(yīng)使用不同的材料種類，那么還能夠設(shè)有用于第二材料的第二輸送裝置，所述第二輸送裝置能夠具有與涂覆單元的單獨(dú)的連接。由此可行的是：體積體部分地由不同材料構(gòu)成，這能夠進(jìn)一步有助于復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，涂覆單元具有一個(gè)或多個(gè)噴嘴。

所述噴嘴例如與輸送裝置連接。尤其，噴嘴能夠與軟管連接，或者形成擠出機(jī)的端部。如果存在多個(gè)噴嘴，那么這允許不同材料的增材式材料涂覆，而不必改變設(shè)備的工具配備。因此，例如能夠借助設(shè)備來逐漸形成(必要時(shí)金屬的)結(jié)構(gòu)如帶狀導(dǎo)線或配件，然后將所述結(jié)構(gòu)逐漸地嵌入體積體中。在此，每個(gè)噴嘴能夠根據(jù)需要具有各自的輸送裝置(即例如相應(yīng)的軟管、擠出機(jī)、儲存裝置、螺旋傳送器等)。

如已經(jīng)提到的，不僅涂覆單元而且還有工具容納部優(yōu)選設(shè)計(jì)為，使得涂覆單元可裝入工具容納部中。這尤其能夠從工具儲存裝置中進(jìn)行，所述工具儲存裝置同樣能夠設(shè)置在設(shè)備中。

在此，“可裝入”或“可拆除”意味著：能夠在不借助于附加的拆卸工作的情況下進(jìn)行涂覆單元的裝入或拆除并且尤其也能夠由設(shè)備獨(dú)立地進(jìn)行。這尤其理解為如下情況：在機(jī)器工作周期中進(jìn)行裝入和拆除，而不會明顯地中斷體積體的構(gòu)成過程，這進(jìn)一步利于在復(fù)雜的體積體上的加工過程。

為了所述目的，能夠使用已知的容納和閉鎖系統(tǒng)，如彈簧鎖或磁性保持機(jī)構(gòu)。

根據(jù)另一優(yōu)選的實(shí)施方式，設(shè)備還具有一個(gè)或多個(gè)后加工工具，所述后加工工具可(優(yōu)選從工具儲存裝置中)裝入到工具容納部中，其中一個(gè)/多個(gè)后加工工具尤其選自包括如下元件的組：噴墨打印頭、銑切設(shè)備、研磨設(shè)備、激光器或鉆孔設(shè)備。

因此進(jìn)一步提高根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的靈活度，因?yàn)榻柚辉O(shè)備能夠執(zhí)行不同的過程。在此，激光器尤其能夠設(shè)計(jì)為，使得所述激光器部分地加熱體積體進(jìn)而配置用于進(jìn)一步的材料涂覆。替選地，所述激光器也能夠設(shè)計(jì)為，使得所述激光器在所述體積體上執(zhí)行切割加工或者將圖案或嵌體施加在工件上。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案，設(shè)備還具有支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)設(shè)置在承載件上并且設(shè)計(jì)為，使得在增材式材料涂覆時(shí)，所述支承結(jié)構(gòu)支撐體積體的至少一部分。

在本文中，“設(shè)計(jì)為，使得其……支撐”意味著：支承結(jié)構(gòu)尤其具有適合于支撐體積體的形狀。這具有如下優(yōu)點(diǎn)：即使體積體的材料特性可能不再確保特定結(jié)構(gòu)或中間形狀的結(jié)構(gòu)完整性，復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)仍是可操作的。因此也能夠構(gòu)成下述體積體，在增材制造方法中在不使用這種支承結(jié)構(gòu)的情況下，難以構(gòu)成所述體積體。此外，能夠縮短在能夠進(jìn)行新的材料涂覆之前對于硬化所需的時(shí)間間隔。

在此優(yōu)選的是：支承結(jié)構(gòu)可拆卸地設(shè)置在承載件上，使得所述支承結(jié)構(gòu)可裝入到設(shè)備中或可拆除。

所述特征進(jìn)一步提高了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的靈活度。例如，由此可行的是：首先提供支承結(jié)構(gòu)，然后當(dāng)所述支承結(jié)構(gòu)被材料適當(dāng)?shù)匕鼑?或者體積體硬化到足夠程度時(shí)，移除所述支承結(jié)構(gòu)。

對此有利的是：支承結(jié)構(gòu)構(gòu)成為，使得所述支承結(jié)構(gòu)可容易地從體積體脫模。

附圖說明

圖1示出用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的體積體的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖。

圖2示出用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的體積體的設(shè)備的另一實(shí)施方式的立體視圖。

圖3示出用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的體積體的設(shè)備的另一實(shí)施方式的和尤其設(shè)置在該設(shè)備中的支承結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖4示出用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的體積體的設(shè)備中的輸送裝置的一個(gè)設(shè)計(jì)方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，詳盡地參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。其他在本文中提到的變型方案能夠分別彼此組合，以便構(gòu)成新的實(shí)施方式。

圖1示出用于構(gòu)成體積體100的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1的一個(gè)實(shí)施方式的示意俯視圖。

設(shè)備1具有承載件2，在所述承載件上逐漸形成體積體100。在此，根據(jù)本發(fā)明，體積體100通過增材式材料涂覆逐步形成。為了所述目的，設(shè)有涂覆單元4，所述涂覆單元適合于將限定量的材料在限定的位置處施加在承載件2或體積體100上。

在此增材式地進(jìn)行材料涂覆。意即，在已經(jīng)涂覆的材料上逐步地供給新的材料。在此，根據(jù)體積體100的設(shè)計(jì)方案有利的是：能夠盡可能從體積體100的所有側(cè)進(jìn)行材料涂覆。為了所述目的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有工具承載件3，所述工具承載件設(shè)計(jì)為，使得容納在所述工具承載件中的涂覆單元4能夠相對于承載件2(進(jìn)而也相對于體積體100)獨(dú)立地沿五個(gè)方向移動(dòng)和定向。在此，涂覆單元4容納在工具承載件3的相應(yīng)的工具容納部8中。通過所述“5軸工具承載件”例如也實(shí)現(xiàn)在體積體100上(關(guān)于承載件2)從下方或從斜下方進(jìn)行材料涂覆。

這允許：在體積體100上也構(gòu)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如側(cè)凹，而例如承載件2不必附加地設(shè)計(jì)為可相對于涂覆單元4移動(dòng)。后者具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠簡化設(shè)備1中的裝置的操控。此外，在逐漸形成體積體100時(shí)的加工精度不受在工具承載件3和承載件2的相對位置之間的可能的協(xié)調(diào)問題影響。

出于此原因，根據(jù)本實(shí)施方式的承載件2也優(yōu)選固定在其豎直方位中，即不可相對于工具承載件3向上和向下移動(dòng)。但是有利地，承載件2能夠具有未示出的傳送裝置，例如環(huán)繞的帶或可移動(dòng)的臺，所述帶或臺例如允許運(yùn)輸制成的體積體100。

此外，工具承載件3具有本身已知的主軸單元7，例如不同的(再)加工工具在所述主軸單元中可裝入相應(yīng)的，設(shè)置在主軸單元上的工具容納部中。在此，設(shè)置在主軸上的工具容納部設(shè)計(jì)為，使得主軸的驅(qū)動(dòng)力必要時(shí)能夠傳遞到所裝入的工具中(如果所述工具需要被驅(qū)動(dòng))。

在此優(yōu)選的是：用于容納涂覆單元4的工具容納部8是主軸單元7的工具容納部。在主軸單元7上的工具容納部和涂覆單元4于是設(shè)計(jì)為，使得涂覆單元4可裝入主軸單元7中，而非其他已知的(再)加工工具。這還意味著：主軸單元7的工具容納部也能夠關(guān)于承載件2或體積體100獨(dú)立地沿五個(gè)方向定向?？偟膩碚f，這具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠利用具有5軸-主軸單元的現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。此外，能夠在工具成本最低的情況下進(jìn)一步提升設(shè)備的模塊化特性和多樣性。

因此，例如能夠通過提供五軸的主軸單元作為主軸單元7來實(shí)現(xiàn)沿五個(gè)方向的定向。這意味著，支承主軸的主軸殼體能夠沿三個(gè)平移軸線和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線移動(dòng)，其中在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)軸線在圖1的繪圖平面中延伸。因此，工具承載件設(shè)計(jì)為，使得其能夠?qū)崿F(xiàn)圍繞另外三個(gè)軸線的定向。

這例如能夠是三個(gè)平移軸線(沿著其進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)的軸線)。在此能夠通過工具承載件3的在圖1中以俯視圖示出的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)沿著三個(gè)軸線的平移的或線性的移動(dòng)。工具承載件3具有承載系統(tǒng)31，所述承載系統(tǒng)具有導(dǎo)向桿32，所述導(dǎo)向桿跨過承載件2并且在承載件2的左側(cè)和右側(cè)由相應(yīng)的支架33支撐。這種設(shè)置方式也稱作門架(portal)。支架33可相對于承載件2沿所述承載件的縱向方向移動(dòng)。在導(dǎo)向桿32上安置有葉片34，所述葉片在導(dǎo)向桿32上能夠相對于承載件2沿橫向方向移動(dòng)。因此，另外的裝置包含涂覆單元4沿上-下方向可移動(dòng)地設(shè)置在所述葉片34上。替選地，葉片34本身也能夠相對于導(dǎo)向桿32沿高度方向(上-下方向)可移動(dòng)地設(shè)置。因此，在葉片34上通常設(shè)置有如下裝置，所述裝置實(shí)現(xiàn)工具容納部8圍繞另外兩個(gè)軸線的定向。在下文中，所述裝置也稱作頭部5。為了前述目的，頭部5能夠具有樞轉(zhuǎn)軸、樞轉(zhuǎn)頭、球窩機(jī)構(gòu)等，工具容納部8或尤其主軸單元7的主軸可圍繞所述樞轉(zhuǎn)軸、樞轉(zhuǎn)頭、球窩機(jī)構(gòu)等樞轉(zhuǎn)。由此總共得出涂覆單元4沿總共五個(gè)(獨(dú)立的)方向相對于承載件2的移動(dòng)可行性。由此，能夠?yàn)轶w積體100創(chuàng)建自由形狀，例如球形等，這顯著提升設(shè)備的靈活度。

圖1示出一個(gè)實(shí)施方式，其中如上文所述，用于涂覆單元4的工具容納部8設(shè)置在主軸單元7上。替選地，工具承載件3也能夠具有用于涂覆單元4的單獨(dú)的工具容納部8，或者能夠省去主軸單元(只要還確保：涂覆單元4能夠關(guān)于承載件2沿五個(gè)方向定向)。

這種設(shè)計(jì)方案在圖2中示出。在此，使用與在圖1中類似的工具承載件3。然而，頭部5不具有主軸單元，而是借助于適宜的球窩機(jī)構(gòu)引導(dǎo)和保持涂覆單元，所述球窩機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)相對于承載系統(tǒng)31圍繞至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線的獨(dú)立定向。

在圖1和2中示出的實(shí)施方式中，工具承載件3在具有導(dǎo)向桿32的門架裝置中分別具有承載系統(tǒng)31，所述導(dǎo)向桿跨過承載件2，并且在承載件2的左側(cè)和右側(cè)固定在相應(yīng)的支架33上，所述支架還能夠?qū)崿F(xiàn)沿著承載件2的移動(dòng)。然而，工具承載件3進(jìn)而承載系統(tǒng)31也能夠構(gòu)成為無支承的臂，所述臂可相對于承載件2樞轉(zhuǎn)并且所述臂的長度是可調(diào)節(jié)的。此外，也可考慮具有用于引導(dǎo)涂覆單元的機(jī)械臂的設(shè)計(jì)方案，所述機(jī)械臂可圍繞五個(gè)軸線運(yùn)動(dòng)，并且在所述機(jī)械臂的頭部上，涂覆單元4設(shè)置在工具容納部8中。

在圖2中示出的實(shí)施方式中，涂覆單元4構(gòu)成為噴嘴，所述噴嘴容納在球窩機(jī)構(gòu)的用作為工具容納部8的凸出部中。噴嘴與輸送裝置6連接，所述輸送裝置設(shè)計(jì)為用于將材料輸送至涂覆單元或噴嘴。下面進(jìn)一步參照圖4詳細(xì)描述所述輸送裝置的設(shè)計(jì)方案。

為了進(jìn)一步提升設(shè)備的靈活度，工具容納部8能夠設(shè)計(jì)為，使得另外的后加工工具可裝入到所述工具容納部中。為了該目的，能夠設(shè)有未示出的工具儲存裝置，所述工具儲存裝置提供相應(yīng)的要裝入的工具。在此，這種后加工工具尤其能夠是用于壓印所述體積體100的噴墨打印頭。在此，能夠配置“常規(guī)的”壓印以及例如電路的功能部件的打印。作為另外的后加工工具還能夠設(shè)有激光器。在此，在激光器方面可考慮：所述激光器尤其設(shè)計(jì)為，使得所述激光器能夠?qū)Ⅲw積體100的材料部分地加熱并且變軟，因此當(dāng)構(gòu)成懸垂部結(jié)構(gòu)時(shí)，這尤其能夠利于進(jìn)一步的增材式材料涂覆。此外，激光器也能夠構(gòu)成為，使得其能夠在體積體100的材料上進(jìn)行切割加工。還可考慮的是：配置用于點(diǎn)狀地硬化材料并將其裝入到工具容納部8中的裝置，借助于所述裝置能夠?qū)⒉牧显谶M(jìn)一步材料涂覆之前硬化。為此，例如能夠使用發(fā)射紅外光的裝置。此外，為了準(zhǔn)確地控制所述系統(tǒng)也可考慮：提供內(nèi)窺鏡裝置以裝入到工具容納部8中。

此外，作為后加工工具也能夠設(shè)有銑切設(shè)備、研磨設(shè)備或鉆孔設(shè)備。然后，所述后加工工具有利地與設(shè)備的主軸單元7共同作用。

因此，作為相應(yīng)的加工法可考慮的是：首先借助于位于工具容納部8中的涂覆單元4涂覆用于構(gòu)成體積體的材料。然后能夠?qū)⑼扛矄卧?從工具容納部8中拆除并且例如存放在工具儲存裝置中。此后，拾取適宜的后加工工具，以便適宜地后加工現(xiàn)有的體積體100。接著，再將后加工工具從工具容納部8中拆除并且例如存放在工具儲存裝置中。因此能夠進(jìn)行涂覆單元4的再次裝入，以便在體積體100上執(zhí)行進(jìn)一步的材料涂覆。替選地，也能夠自由地裝入另一后加工工具。通過所述設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，能夠重復(fù)并且迅速地執(zhí)行在構(gòu)成體積體期間的這些過程。

如果工具承載件具有用于后加工工具的單獨(dú)的工具容納部(除了用于涂覆單元的工具容納部4以外)，那么也能夠同時(shí)在設(shè)備中配置可拆除的后加工工具和涂覆單元。

總的來說，由此清楚的是：根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1能夠?qū)崿F(xiàn)對體積體100的高度靈活的加工。通過設(shè)備1的五軸能力，即使體積體100的幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜地構(gòu)成，也能夠?qū)崿F(xiàn)用于創(chuàng)建體積體100的材料涂覆。不再需要將承載件2傾翻以構(gòu)成體積體100上的側(cè)凹，由此簡化設(shè)備的控制并且同時(shí)能夠提高加工精度。

盡管借助于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠構(gòu)成例如具有懸垂部的自由的成型體(通過已知的設(shè)備不能或非常難以產(chǎn)生所述成型體)，但是當(dāng)構(gòu)成極端的懸垂部時(shí)，無支承的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成達(dá)到其極限，其中新的材料不再能夠容易地施加到用作為“支承面”的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如在關(guān)于懸垂部的角度根據(jù)方法類型最小為45°時(shí)已經(jīng)是這種情況。在至今為止的解決方案中，為此，即為了提供用于材料涂覆的起始點(diǎn)，施加附加的材料，所述材料在精加工中必須被拆除或者以其他方式移除。這種方式出于多種原因是不利的。一方面，后加工是時(shí)間耗費(fèi)的并且可能降低制成的產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面，這種方式當(dāng)然伴隨附加的材料消耗和在打印時(shí)的時(shí)間耗費(fèi)。在幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況下，用于制造體積體的時(shí)間需求完全能夠是本來所需的時(shí)長的2倍(僅關(guān)于材料涂覆方面)。

為了支持5軸能力在該方向上的作用，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中能夠附加地使用支承結(jié)構(gòu)9。所述支承結(jié)構(gòu)在圖3中示意地示出。

在此，支承結(jié)構(gòu)9設(shè)計(jì)為，使得在增材式材料涂覆時(shí)支撐體積體100的至少一部分。這尤其意味著：支承結(jié)構(gòu)9具有用于支撐體積體100的適合形狀。例如，這是要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的陰模。替選地，支承結(jié)構(gòu)9也能夠僅包括用于點(diǎn)狀地支撐體積體100的支撐件。

為了保持設(shè)備1的模塊化特性，在此優(yōu)選的是：支承結(jié)構(gòu)9可拆卸地設(shè)置在承載件上并且能夠簡單地從所述承載件中拆除。為此，例如在承載件2和/或支承結(jié)構(gòu)9中設(shè)有連接裝置，所述連接裝置允許支承結(jié)構(gòu)的簡單的拆卸并且同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)所述支承結(jié)構(gòu)的精確的定位。示例性地在圖3中示出銷91，所述銷設(shè)置在承載件2或支承結(jié)構(gòu)9上的相應(yīng)的凹部中。替選地，為此例如也能夠使用磁性元件。

在此，可裝入或可拆除尤其意味著：在機(jī)械工作周期中的裝入或拆除，意即，能夠在材料涂覆期間進(jìn)行，使得例如在逐漸形成體積體100時(shí)，首先能夠提供支承結(jié)構(gòu)9，然后能夠?qū)⑺鲋С薪Y(jié)構(gòu)在方法過程中在適宜的部位處簡單地移除，而不會中斷體積體100的構(gòu)成。

所述過程必要時(shí)能夠通過如下方式促進(jìn)：支承結(jié)構(gòu)9構(gòu)成為，使得其可容易地從體積體100脫模。尤其，這例如能夠借助支承結(jié)構(gòu)9的防粘覆層實(shí)現(xiàn)，所述防粘覆層相對于體積體100的材料具有不粘的特性。替選地，能夠使用多件式的支承結(jié)構(gòu)，由此所述支承結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單的可脫模性，使得能夠逐件地移除支承結(jié)構(gòu)。

支承結(jié)構(gòu)也能夠用作為預(yù)制的且可再利用的輪廓模板(konturvorlage)，所述輪廓模板進(jìn)一步簡化制造工藝并且保證產(chǎn)品質(zhì)量保持不變。

在圖4中示出輸送裝置6的示意圖，所述輸送裝置與涂覆單元4的噴嘴連接。在圖4中示出的輸送裝置具有螺旋傳送器63、中間儲存裝置(儲存裝置)62和擠出機(jī)64。如所提到，輸送裝置6與涂覆單元4連接，所述涂覆單元例如能夠構(gòu)成為直接在擠出機(jī)64上成型開口或能夠構(gòu)成為噴嘴。在此，涂覆單元4能夠經(jīng)由適宜的軟管61(所述軟管在下文中視為輸送裝置的一部分)與輸送裝置6連接。在涂覆單元4的沿傳送方向(參見圖4)的另一側(cè)上，輸送裝置能夠與未示出的主儲存裝置連接，所述主儲存裝置以適宜的量配置要施加的材料或相應(yīng)的原材料。在主儲存裝置中，還能夠?qū)崿F(xiàn)提供用于逐漸形成體積體100的材料。這例如能夠通過調(diào)溫或摻入其他成分、粘合劑或添加劑進(jìn)行。

材料的傳送方向在圖4中對應(yīng)于從左向右的方向。因此，通過螺旋傳送器63，能夠?qū)⒉牧蠌闹鲀Υ嫜b置傳送至中間儲存裝置62。然后，材料能夠從中間儲存裝置62到達(dá)擠出機(jī)64，所述擠出機(jī)將材料在限定的壓力下且在限定的溫度下傳送至成型開口并且從所述開口壓出。因此，成型開口用作為涂覆單元4的噴嘴。

元件62-64能夠經(jīng)由適宜的連接裝置65連接，通過所述連接裝置能夠?qū)⒉牧蠌囊粋€(gè)元件傳送至另一個(gè)元件。所述連接裝置65例如能夠是柔性的軟管或也能夠是固定的管路。替選地，各個(gè)元件62-64也能夠直接彼此連接。

在此，使用連接裝置65具有如下優(yōu)點(diǎn)：元件62-64能夠靈活地“分布”在設(shè)備上或者固定在所述設(shè)備上。這在制造復(fù)雜的體積體時(shí)是有利的，因?yàn)橥ǔＶ厍殷w積大的元件，如螺旋傳送器63、中間儲存裝置62或擠出機(jī)64能夠設(shè)置在設(shè)備上，使得所述元件盡可能少地妨礙涂覆單元4沿五個(gè)方向的定向。如果元件62-64安置在設(shè)備上，使得所述元件在體積體定向時(shí)執(zhí)行不同的運(yùn)動(dòng)，意即，相對于彼此運(yùn)動(dòng)，那么能夠使用柔性的連接元件，如軟管。

關(guān)于設(shè)備的五軸能力和復(fù)雜的體積體的構(gòu)成方面，如上文所提到具有如下優(yōu)點(diǎn)：將輸送裝置6的尤其重的元件設(shè)置在設(shè)備上，使得在涂覆單元4定向時(shí)所述元件僅須盡可能少地運(yùn)動(dòng)。一方面，這允許更精確的且更快速的控制和涂覆，因?yàn)橐苿?dòng)的部件具有較小的重量進(jìn)而具有較小的慣性。另一方面，這允許用于運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置可以不太大的進(jìn)而成本更低地實(shí)現(xiàn)。此外，由此能夠?qū)崿F(xiàn)：本來的涂覆單元能夠緊湊地構(gòu)成，使得也可接近體積體上的難以到達(dá)的部位，而涂覆單元不會“碰撞”到體積體上，其中材料從所述涂覆單元中施加到體積體上。

在圖2中示出的實(shí)施方式中，中間儲存裝置62以及擠出機(jī)64設(shè)置在設(shè)備上，使得在涂覆單元定向時(shí)所述設(shè)備僅沿三個(gè)線性方向移動(dòng)。涂覆單元在不帶動(dòng)中間儲存裝置62和擠出機(jī)64的情況下實(shí)現(xiàn)圍繞兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線的定向。這具有如下優(yōu)點(diǎn)：一方面，通過沿著線性的移動(dòng)路徑帶動(dòng)擠出機(jī)64和中間儲存裝置62能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的更高的靈活度。另一方面避免：這些構(gòu)件由于其重量而妨礙涂覆單元4的旋轉(zhuǎn)定向。

此外，在擠出機(jī)64和涂覆單元的噴嘴之間設(shè)置有柔性的軟管61，通過所述軟管將材料從擠出機(jī)64輸送給噴嘴。為了制備材料以及為了保證材料的流動(dòng)性，軟管61優(yōu)選還能夠可加熱地構(gòu)成。

替選地，元件62-64中的每個(gè)也設(shè)置在設(shè)備上，使得在涂覆單元定向時(shí)所述元件僅沿著承載件2移動(dòng)。因此，元件例如設(shè)置在承載系統(tǒng)31上。

然而，擠出機(jī)64也能夠容納在設(shè)備中，使得所述擠出機(jī)的成型開口直接通入涂覆單元中。因此，擠出機(jī)的成型開口是涂覆單元4的一部分，并且擠出機(jī)與涂覆單元一起相對于承載件運(yùn)動(dòng)。

如果例如中間儲存裝置62在設(shè)備中高于擠出機(jī)64地設(shè)置，那么材料從一個(gè)元件62-64(尤其在中間儲存裝置62和擠出機(jī)64之間)到另一元件的傳送能夠利用重力實(shí)現(xiàn)。對此替選地，未示出的泵也能夠設(shè)置為用于傳送材料。

主存儲器能夠相對于涂覆單元的定向固定地設(shè)置并且經(jīng)由相應(yīng)的輸送裝置與涂覆單元4連接。這在如下情況下是有利的：需要大量的材料來逐漸形成體積體100，必須在相應(yīng)大的儲存裝置中配置所述大量的材料，或者需要材料的借助相應(yīng)的裝置(例如攪拌或調(diào)溫設(shè)備)進(jìn)行的全面的預(yù)處理措施。螺旋傳送器63能夠與主儲存裝置相關(guān)聯(lián)，即關(guān)于涂覆單元的定向同樣是固定的。

在此，輸送裝置的圖4中示出的設(shè)計(jì)方案僅理解為示例性的。根據(jù)材料選擇，例如也能夠省去擠出機(jī)64和/或螺旋傳送器63和/或中間儲存裝置62，并且必要時(shí)噴嘴能夠直接輸送材料。