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Número de publicaciónDE10003374 C1
Tipo de publicaciónConcesión
Número de solicitudDE2000103374
Fecha de publicación23 Ago 2001
Fecha de presentación26 Ene 2000
Fecha de prioridad26 Ene 2000
Número de publicación00103374, 2000103374, DE 10003374 C1, DE 10003374C1, DE-C1-10003374, DE00103374, DE10003374 C1, DE10003374C1, DE2000103374
InventoresWalter Schaaf
SolicitanteFraunhofer Ges Forschung
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Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Verfahren zum Herstellen von Prototypen oder Formen aus Formmaterial A process for the manufacture of prototypes or molds from molding material traducido del alemán
DE 10003374 C1
Resumen  traducido del alemán
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formen aus Formmaterial, wobei das Formmaterial mittels eines Verfestigungswerkzeugs mit Verfestigungsenergie beaufschlagt wird, wobei das Verfestigungswerkzeug dreidimensional im bzw. durch den Formstoff bewegt wird, wobei hierdurch die Form, die als dreidimensionale Freiform ausgebildet ist, durch Verfestigen des Formstoffs gebildet wird und wobei der überschüssige Formstoff nach dem Verfestigen und der Formbildung entfernt wird. The invention relates to a method for the manufacture of molds from mold material, the molding material is applied by means of a bonding tool with bonding energy, wherein the hardening tool is moved in three dimensions in or by the molding material, wherein a result, the form which is formed as a three-dimensional free-form, by solidifying the molding material is formed and wherein said excess molding material is removed after solidification and formation of the mold.
Reclamaciones(8)  traducido del alemán
1. Verfahren zum Herstellen von Formen aus Formmaterial, wobei das Formmaterial mittels eines Verfestigungswerkzeugs mit Verfestigungsenergie beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das in das Formmaterial eingetauchte Verfestigungswerkzeug dreidimensional im bzw. durch das Formmaterial bewegt wird, wobei hierdurch die Form, die als dreidimensionale Freiform ausgebildet ist, durch Verfestigen des Formmaterials gebildet wird und wobei das überschüssige Formmaterial nach dem Verfestigen und der Formbildung entfernt wird. 1. A process for the manufacture of molds from mold material, the molding material is applied by means of a bonding tool with bonding energy, characterized in that the immersed into the molding material hardening tool is moved in three dimensions in or by the molding material, thus the shape as a three-dimensional free-form is formed, is formed by solidifying the molding material, and wherein said excess molding material is removed after solidification and formation of the mold.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung mittels mechanischer, thermischer und/oder Lichtenergie erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the solidification is effected by means of mechanical, thermal and / or light energy.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung mittels einer chemischen Reaktion erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the solidification is effected by means of a chemical reaction.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung des Formmaterials mittels Begasung mit einem heißen bzw. reaktiven Gas oder mittels Einleitung einer heißen bzw. reaktiven Flüssigkeit erfolgt. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the solidification of the molding material by means of fumigation with a hot or reactive gas or by opening a hot or reactive liquid.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Formmaterial ein quarzsandbasierter Formstoff bzw. ein Schüttgut auf Quarzsandbasis, ein pastöses Material, eine Flüssigkeit oder ein Gel verwendet wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a quartz sand based mold material or a bulk material on quartz base, a pasty material, a liquid or a gel is used as a molding material.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilden der Form mittels eines oszillierende Bewegungen durchführenden Verfestigungswerkzeugs erfolgt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming of the mold by means of an oscillating motion by hardening tool is leading.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfestigungswerkzeug eine Düse zum Austritt von Gas und/oder Flüssigkeit aufweist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hardening tool has a nozzle for exit of gas and / or liquid.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfestigungswerkzeug eine heiß- und/oder kühlbare Stirnseite zum Einbringen von thermischer Verfestigungsenergie aufweist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hardening tool has a hot and / or cooled end face for introducing thermal energy solidification.
Descripción  traducido del alemán

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formen aus Formmaterial. The invention relates to a method for the manufacture of molds from molding material. Die Herstellung definierter dreidimensionaler oder sphärisch gekrümmter Körper aus einem Formmaterial ist in vielen Bereichen erforderlich, so z. B. für die Herstellung von Gießformen für Metall, Beton, Gips, Wachs, Kunststoff, etc. aber auch für die direkte Herstellung von Elementen aus den vorgenannten Materialien. The production defined three-dimensional spherical or curved body of a molding material is required in many areas, such. As for the manufacture of molds for metal, concrete, plaster, wax, plastic, etc., but also for the direct production of elements of the aforementioned materials. Des weiteren ist es notwendig, definierte Flächen für die Herstellung von Geländemodellen gestalten zu können. Furthermore, it is necessary to be able to make defined areas for the production of digital terrain models.

Für die Herstellung von Gießformen ist es im Stand der Technik bekannt, ein Modell herzustellen, das dann in einem geeigneten Formstoff abgebildet wird. For the production of casting molds, it is known in the art to produce a model, which is then displayed in a suitable mold material. Die Herstellung eines solchen Modells ist kostenintensiv und zeitaufwendig. The preparation of such a model is costly and time consuming. Darüber hinaus werden große Mengen an z. T. umweltbedenklichem Formstoff verbraucht. In addition, large amounts of z. T. are umweltbedenklichem molding material consumed.

Zur Herstellung von z. B. Geländemodellen ist weiterhin das Handmodellieren bekannt, bei dem Formmaterial manuell geformt wird. For the manufacture of, for. Example, terrain models modeling the hand is also known that is formed manually in the molding material. Dieses Verfahren bietet den größtmöglichen Freiheitsgrad bei der Gestaltung von Flächen. This method offers the greatest possible degree of freedom in the design of surfaces. Allerdings ist hierbei der manuelle Aufwand sehr hoch und die Formgenauigkeit gering. Here is the manual effort required dimensional accuracy, however, is very high and low. Die Geometrie der modellierten Form ist nicht definiert reprodusierbar. The geometry of the modeled shape is not defined reprodusierbar. Schließlich ergibt sich bei dem vielfach toxischen Formmaterial eine Gesundheitsgefährdung für die modellierende Person. Last, in the often toxic mold material a health hazard for the modeling person.

Das Verfahren ist eine Form des Rapid Prototyping, da die Form bzw. der Prototyp ohne Zerspanungsvorgänge direkt aus den Geometriedaten erzeugt wird. The method is a form of rapid prototyping, since the shape and the prototype is generated directly from the geometry data without machining operations. Das Verfahren beruht auf der Anwendung von Handhabungseinrichtungen, z. B. Industrierobotern zum Führen von Werkzeugen, die das Formmaterial verfestigen und dadurch die gewünschte Form ausbilden. The method is based on the use of handling equipment, for. Example, industrial robots for guiding tools which solidify the molding material, thereby forming the desired shape.

Beispielsweise ist als Rapid-Prototyping-Verfahren mit warmaushärtendem Formmaterial zur Herstellung von Gießkernen das Lasersintern bekannt. For example, as a rapid prototyping method Thermoset molding material for the manufacture of foundry cores laser sintering known. Bei diesem Verfahren werden nacheinander dünne Schichten thermisch aushärtbaren Formmaterials eben aufgetragen und mit einem Laserstrahl ausgehärtet. In this method, thin layers are successively thermally hardenable molding material just applied and cured with a laser beam. Der Strahl verfährt dabei auf Bahnen, die die auszuhärtende Fläche des Formmaterials beschreiben. The beam traverses while on tracks which describe the surface of the molding material to be cured. Ein derartiges Verfahren besitzt den Nachteil, daß der Brennfleck des Lasers klein ist und es daher vergleichsweise lange dauert, bis die auszuhärtende Fläche einer Schicht abgefahren ist. Such a method has the disadvantage that the focal spot of the laser is small and therefore comparatively long does it take until the surface of a layer to be cured is worn. Weiterhin ist diese Prozedur mehrfach notwendig, da jede Schicht einzeln ausgehärtet werden muß. Furthermore, this procedure is repeatedly necessary since each layer must be cured individually. So ist z. B. um ein Gebilde mit einem Volumen von ca. drei Litern herzustellen eine Herstellungsdauer von fünf bis zehn Stunden notwendig. Thus, for. Example, a production period of five to ten hours to a structure with a volume of approximately three liters produce necessary. Schließlich muß das nichtausgehärtete Formmaterial einer Schicht nach dem Aushärten entfernt werden. Finally, the uncured molding material of a layer must be removed after hardening. Weiterhin ist beim Lasersintern sowie bei allen anderen bisher bekannten schichtweise arbeitenden Rapid-Prototyping-Verfahren, dh generativen Verfahren das Bauvolumen sehr begrenzt (kleiner als 250 l). Further, in the laser sintering as well as all other known layer-forming rapid prototyping method, ie generative process of the construction volume is very limited (less than 250 l).

Die WO 90/03893 A1 beschreibt die Herstellung eines dreidimensionalen Körpers mittels eines Rapid-Prototyping- Verfahrens aus einanderfolgenden Schichten durch Schneiden, Verschmelzen, etc. mittels eines energiereichen Strahls, wobei das den Körper umgebende Material später entfernt wird. WO 90/03893 A1 describes the preparation of a three-dimensional body by means of a rapid prototyping method of successive layers by cutting, fusing, etc. by means of an energy beam, whereby the material surrounding the body is later removed. Auch hierbei erfolgt die Herstellung in horizontalen Schichten. Again, the production takes place in horizontal layers.

Zwar bietet ein solches Rapid-Prototyping-Verfahren eine hohe Prozeßgenauigkeit, in Fällen, in denen eine solche jedoch nicht gefordert wird, z. B. bei sehr großen Prototypen von etwa 1 m × 1 m × 1 m oder größer, ist das dadurch auch sehr teure Verfahren nicht wirtschaftlich. While offering such a rapid prototyping method, a high processing accuracy, in cases where a will but such is not required, eg. As for very large prototypes of about 1 m × 1 m × 1 m or greater, which is characterized also very expensive process uneconomical.

Ein Rapid-Prototyping-Verfahren mit Industrierobotern in dem Sinne, daß keine Zerspanvorgänge stattfinden (substraktiver Prozeß), sondern Material zugefügt wird (additivier bzw. generativer Prozeß) ist in der DE 198 51 224 C1 beschrieben, die ein Verfahren zur Herstellung definierter Freiformflächen in Formstoff aus pastösem Material oder Schüttgut, das mittels einer Auftragseinrichtung auf einen Auftragsgrund aufgebracht worden ist, durch eine Walzeinrichtung offenbart. A rapid prototyping method using industrial robots in the sense that no Zerspanvorgänge take place (subtractive process), but material added is (additivier or generative process) is described in DE 198 51 224 C1, in a process for the production of defined freeform surfaces molding of pasty material in bulk, which has been applied to a contract basis by an applicator device disclosed by a rolling device. Dieses Verfahren ist im Gegensatz zu dem schichtweise arbeitenden zuvor beschriebenen Rapid-Prototyping-Verfahren für große Prototypen bzw. Formen geeignet. This method is in contrast to the layer-forming previously described rapid prototyping method for large prototypes or forms. Es wird dabei der Prototyp durch Aufbringen einer Formstoffschicht auf eine voreingestellte Form und durch dreidimensionales Modellieren durch ein robotergeführtes Walzwerkzeug hergestellt. It is in this case the prototype prepared by applying a molding material layer to a preset shape and three-dimensional modeling by rolling by a robot-guided tool. Nachteilig ist hierbei, daß zwei Roboterwerkzeuge benötigt werden, nämlich zum Aufbringen sowie zum Modellieren des Formstoffs. The disadvantage here is that two robots tools are required, namely for applying and modeling of the mold material. Weiterhin muß zum Erreichen einer definierten Dichte der Formstoffschicht der Formstoff dosiert aufgetragen werden. Furthermore, it must dosed for a defined density of the molding material layer of the mold material is reached can be applied.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Prototypen oder Formen aus Formmaterial bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. It is therefore an object of the invention to provide a method for the manufacture of prototypes or molds from mold material, which avoids the disadvantages of the prior art.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen von Formen aus Formmaterial mit im Formmaterial "tauchenden" und dreidimensional geführten Werkzeugen, wobei das Formmaterial mittels eines Verfestigungswerkzeugs mit Verfestigungsenergie beaufschlagt wird, und das Verfestigungswerkzeug dreidimensional im bzw. durch das Formmaterial bewegt wird, wobei hierdurch die Form, die als dreidimensionale Freiform ausgebildet ist, durch Verfestigen des Formmaterials gebildet wird und wobei das überschüssige Formmaterial nach dem Verfestigen und der Formbildung entfernt wird. The invention achieves this object by providing a method for the manufacture of molds from molding material of the mold material "plunging" and three-dimensionally held tools, wherein the molding material is applied by means of a bonding tool with bonding energy, and the bonding tool is moved in three dimensions in or by the mold material, wherein a result, the form which is formed as a three-dimensional free-form, is formed by solidifying the molding material, and wherein said excess molding material is removed after solidification and formation of the mold. Ein derartiges Verfahren bietet den Vorteil, in einem mit Formmaterial gefüllten Behälter unter der Oberfläche, dh innerhalb des Formmaterials lokal und gezielt zu verfestigen und auf diese Weise einen Prototypen bzw. eine Form herzustellen. Such a method offers the advantage in a container filled with mold material container below the surface, that is, locally and specifically to solidify within the mold material and thereby produce a prototype or a mold. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren taucht das Verfestigungswerkzeug gleichsam in das Formmaterial ein und bewegt sich ähnlich wie in einer Flüssigkeit durch das unverfestigte Formmaterial. In the method, the consolidation tool plunges as it were in the form of material and moves similar to a liquid through the unconsolidated material form. Die Formherstellung kann dabei schichtweise erfolgen, wobei die Schichten nicht horizontal verlaufen müssen, es kann jedoch auch eine völlig freie dreidimensionale Form in einem Arbeitsgang hergestellt werden. The mold fabrication can be done in layers, with the layers do not have to be horizontal, but it can also be a completely free three-dimensional shape can be produced in a single operation.

Das Entfernen des unverfestigten Formmaterials nach der Formbildung kann je nach Größe der Form durch Absaugen oder Ausleeren erfolgen. The removal of unconsolidated material form to the shape formation may occur depending on the size of the mold by suction or emptying.

Unter Formmaterial sollen hierbei sowohl quarzsandbasierte Formstoffe, aber auch nicht quarzsandbasierte Materialien verstanden werden. Under this form of material to both silica sand based mold materials, but not quartz sand-based materials are understood.

Gegenüber den konventionellen, schichtweise arbeitenden Rapid- Prototyping-Verfahren bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, mit einer höheren Prozeßgeschwindigkeit arbeiten zu können und gleichzeitig ein praktisch unbegrenztes Bauvolumen zur Verfügung zu stellen. Compared with the conventional layer-forming rapid prototyping method, the inventive method has the advantage of being able to operate at a higher processing speed and at the same time to provide a virtually unlimited volume of construction available. Insbesondere für Prototypen mit großen zulässigen Toleranzen bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine wirtschaftliche Alternative. In particular, for prototypes with large tolerances allowed, the inventive method provides an economical alternative.

Gegenüber dem aus der DE 198 51 224 C1 bekannten Verfahren bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß kein zusätzliches Roboterwerkzeug zum Auftrag des Formstoffs erforderlich ist, darüber hinaus wird die aufwendige Dosiereinrichtung eingespart und es können außer quarzsandbasierten Formstoffen auch andere Formmaterialien, z. B. Flüssigkeiten verwendet werden. Compared with the method known from DE 198 51 224 C1 method according to the invention has the advantage that no additional robotic tool for applying the mold material is required beyond the complicated dosing is saved and there may be other than silica sand based mold materials other shape materials such. B. liquids are used.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Verfestigung mittels mechanischer, thermischer, chemischer oder Lichtenergie erfolgt. In particular it can be provided that the solidification takes place by means of mechanical, thermal, chemical, or light energy. Als mechanische Verfestigung kommt die Verdichtung beispielsweise durch einen "Stampfer" in Frage, wobei das Werkzeug oszillierende Bewegungen durchführt. As a mechanical strengthening the compression is used for example by a "masher" in question, the tool oscillating movement is being performed. Die Form bildet sich dann durch die verdichteten Bereiche aus. The mold is then formed by the compressed areas. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß alternativ oder zusätzlich die Verfestigung des Formmaterials thermisch basiert ist, so daß z. B. durch Begasung mit heißem Gas oder Einleiten einer heißen Flüssigkeit das Formmaterial aushärtet. Furthermore, it may be provided that, alternatively or additionally, the solidification of the mold material is based thermally so that z. B. cured by the introduction of hot gas or introducing a hot liquid, the mold material. Eine Aushärtung kann auch mit Hilfe von Lichtenergie, z. B. UV-Licht oder Laserlicht herbeigeführt werden. Curing can also be brought about with the aid of light energy, for. Example, UV light or laser light.

Zum Eintrag z. B. eines reaktiven oder heißen Gases kann das Verfestigungswerkzeug z. B. mit einer verschließbaren Düse ausgestattet sein. Back to entry such. As a reactive or hot gas, the consolidation tool such. As may be equipped with a locking nozzle. Der Eintrag von Wärmeenergie kann alternativ auch über ein Werkzeug mit beheiz- und/oder kühlbarer Stirnfläche erfolgen. The introduction of heat energy can alternatively also be a tool with heatable and / or coolable face.

Eine weitere Alternative der Zuführung von Verfestigungsenergie kann die Zuführung von chemischer Energie durch eine chemische Reaktion sein. Another alternative to the supply of energy may be the solidification supply of chemical energy by a chemical reaction. So kann z. B. ein durch chemische Reaktion aushärtendes quarzsandbasiertes Formmaterial mit reaktivem Gas oder Flüssigkeit, z. B. Kohlendioxid ähnlich dem Wasserglasverfahren bei der Herstellung von Formen und Kernen der Gießereitechnik, begast werden. Thus, for. As a hardening by chemical reaction quartz sand based mold material with reactive gas or liquid, eg. Carbon dioxide as similar to the water glass process in the manufacture of molds and cores in casting technology, be fumigated.

Als Formstoffe kommen neben warmaushärtenden quarzsandbasierten Formmaterialien auch tongebundene quarzsandbasierte Formmaterialien für die mechanische Verdichtung sowie andere pastöse und schüttgutartige Formmaterialien zur Anwendung, die sich durch eines der genannten Verfahren verfestigen lassen. When mold materials are, in addition thermosetting silica sand based mold materials and clay-bonded silica sand based mold materials for mechanical compaction and other paste-like shape and bulk materials are used, which can be solidified by any of the methods mentioned. Weiterhin können auch entsprechende Flüssigkeiten oder Gele eingesetzt werden. Furthermore, appropriate fluids or gels can be used.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Further features of the invention will become apparent from the other application documents.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In the following the invention will be explained in detail with reference to the drawing.

Dabei zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Rapid-Prototyping- Verfahrens; Fig. 1 is a schematic representation of the rapid prototyping method according to the invention;

Fig. 2 ein Werkzeug zum Verfestigen mittels Begasung; 2 is a tool for solidifying by fumigation.

Fig. 3 Bewegungsarten eines Verdichtungswerkzeugs; Fig. 3 types of motion of a compression tool;

Fig. 4 oszillatorische Bewegungen des Werkzeugs und Fig. 4 oscillatory movements of the tool and

Fig. 5 eine Düse zur Begasung des Formmaterials. Fig. 5 is a nozzle for gas filling of the mold material.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Rapid-Prototyping-Verfahren zur Herstellung von Formen aus Formmaterial. Fig. 1 shows in a schematic representation according to the invention rapid-prototyping method for the production of molds made of molding material. Hierbei wird Formmaterial 10 in einen Behälter 12 zur Aufnahme des Formmaterials 10 eingefüllt, bis der Behälter 12 im wesentlichen bis zu seiner Oberkante gefüllt ist. In this case, molding material 10 is filled into a container 12 for receiving the molding material 10 until the container 12 is substantially filled up to its upper edge. Anschließend wird ein Werkzeug 14 , das durch eine Handhabungseinrichtung bzw. durch einen Industrieroboter 16 geführt ist, in das Formmaterial 10 eingetaucht. Subsequently, a tool 14 which is guided by a handling device or by an industrial robot 16, immersed in the molding material 10. Insofern handelt es sich bei dem Werkzeug 14 um ein "tauchendes Werkzeug". So it is with the tool 14 is a "Diving Tool". Das eingetauchte Werkzeug 14 beaufschlagt das Formmaterial 10 mit Verfestigungsenergie, hier beispielsweise in Form von heißem Gas ( Fig. 2). The immersed tool 14 applied to the mold material 10 with solidification energy, here for example in the form of hot gas (Fig. 2).

Bei dem Formmaterial 10 handelt es sich um ein warmaushärtendes quarzbasiertes Formmaterial, das unter Zuführung von thermischer Energie aushärtet. In the molding material 10 is a quartz-based thermosetting molding material, which cures under supply of thermal energy. Das tauchende Werkzeug 14 wird durch den Roboter 16 in dem Formmaterial 10 geführt, wobei es sich teilweise wie durch eine Flüssigkeit bewegt und teilweise das Material 10 verfestigt. The submersible tool 14 is performed by the robot 16 in the mold material 10, where it moves partly as by a liquid and partially solidified material 10. Die Form bzw. der Prototyp 20 entsteht dabei im wesentlichen in einem Arbeitsschritt. The shape and the prototype 20 arises here essentially in one step. Nach Fertigstellung des Prototyps 20 wird dieser aus dem Behälter 12 entfernt und das überschüssige Formmaterial 22 , das nicht durch die thermische Energie ausgehärtet wurde, kann erneut in den Herstellungsprozeß gegeben werden. After completion of the prototype 20 it is removed from the container 12 and the excess molding material 22 that has not been cured by the thermal energy may be added again in the manufacturing process. Das Entfernen des überschüssigen Formmaterials 22 erfolgt durch Absaugen, wobei der Prototyp 20 hiernach aus dem Behälter 12 entnommen wird. The removal of excess molding material 22 is effected by suction, wherein the prototype 20 is thereafter removed from the container 12.

Fig. 2 zeigt ein tauchendes Werkzeug 14 (gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen), das durch eine Handhabungseinrichtung bzw. einen Industrieroboter 16 geführt ist. Fig. 2 shows an immersion tool 14 (like parts are designated by like reference numerals), which is led by a handler or an industrial robot 16. Aus einer Gasflasche 24 wird über eine Gaszufuhr 26 Gas über eine Pumpe 28 in das Werkzeug 14 eingeleitet. From a gas bottle 24 26 gas is introduced via a pump 28 in the tool 14 via a gas supply. Das Werkzeug 14 bewegt sich mit seinem Kopf 30 in einem Behälter 12 , der bis zu seiner Oberkante mit Formmaterial 10 gefüllt ist. The tool 14 moves with its head 30 in a container 12 is filled to the top with molding material 10. Der Kopf 30 des Werkzeugs 14 wird dabei so geführt, daß die Werkzeugspitze 32 , die eine Düse zum Austritt des Gases beinhaltet, auf das zu verfestigende Formmaterial gerichtet ist. The head 30 of the tool 14 is thereby guided so that the tool tip 32, which includes a nozzle for exit of the gas is directed to the molding material to be solidified. Das zu verfestigende Formmaterial ist hier durch eine doppelstrichpunktierte Linie angedeutet. The solidified to form material is indicated here by a double-dot-dashed line. Die Verfestigung des Formmaterials 10 erfolgt hierbei abschnittsweise, wobei das Werkzeug 14 nicht zwangsweise entlang horizontaler Schichten verfahren werden muß. The solidification of the mold material 10 takes place here in sections, the tool 14 is not to be forcibly moved along horizontal layers. Das bereits verfestigte Formmaterial 34 ist dunkel schraffiert dargestellt. The already solidified mold material 34 is shown in dark shaded.

Soll das Werkzeug 14 mit seiner Spitze 32 innerhalb des losen Formmaterials 10 bewegt werden, wird die Düse zum Austritt des Heißgases verschlossen, so daß keine weitere Verfestigung eintritt. If the tool 14 is moved to its top 32 within the loose molding material 10, the nozzle is closed to the outlet of the hot gas, so that no further solidification occurs.

Fig. 3 zeigt ein tauchendes Werkzeug, das auf mechanische Weise die Verdichtungsenergie zum Verfestigen des Formmaterials 10 in dasselbe einträgt. Fig. 3 shows a dip tool that enters in a mechanical way the compression energy for solidifying the molding material 10 in the same. Das Formmaterial ist in diesem Fall quarzsandbasierter tongebundener Formstoff. The mold material is silica sand based clay bonded molding material in this case. Das Formmaterial 10 befindet sich wiederum innerhalb eines Behälters 12 . The mold material 10 is in turn located inside a container 12th Das Werkzeug 14 kann dabei in senkrechte Richtung (dicker Pfeil) vorgeschoben werden, wobei es gleichzeitig eine oszillatorische Bewegung, die durch die kleinen Pfeile bzw. den Doppelpfeil dargestellt ist, durchführen kann. The tool 14 can be advanced in vertical direction (thick arrow), which may be an oscillatory motion, which is shown by the small arrows or the double arrow perform simultaneously.

Zum Verdichten führt das Verfestigungswerkzeug 14 eine oszillierende bzw. vibrierende Auf- und Abbewegung durch, die in dem ersten Bild (a) der zugehörigen Fig. 3 dargestellt ist. Leads for compressing the solidifying tool 14, an oscillating or vibrating up and down movement by which is shown in the first image (a) of the accompanying Fig. 3. Das Erreichen der gewünschten Verfestigung wird durch einen Kraftsensor detektiert. Achieving the desired solidification is detected by a force sensor. Durch Heben des Verfestigungswerkzeugs, wie es in Bild (b) von Fig. 3 gezeigt ist, kann loser Formstoff entsprechend den gekrümmten Pfeilen unter das Werkzeug 14 nachgeführt werden. By raising the hardening tool, as shown in figure (b) of Fig. 3, loose molding material according to the curved arrows can be tracked by the tool 14. Das Lösen von bereits verfestigtem Formstoff (Bild (c) von Fig. 3) bzw. das Abtragen desselben kann durch oszillierende Seitwärtsbewegung oder kreisförmige Bewegung geschehen. The dissolution of already solidified mold material (image (c) of Fig. 3) and the removal thereof can be accomplished by oscillating lateral movement or circular movement.

Bild (d) zeigt eine Bewegung, die zum Eindringen in losen Formstoff dient. Figure (d) shows a movement that is used for penetrating form without substance. Hierbei wird eine oszillierende Pendelbewegung zusammen mit einer Vorschubbewegung durchgeführt. Here, an oscillating pendulum motion is performed together with a feed movement.

Mit einer translatorischen Seitwärtsbewegung mit überlagerter Oszillation kann eine translatorische Werkzeugbewegung durch loses Formmaterial 10 realisiert werden. With a translational sideways movement with superimposed oscillation can a translational tool movement can be realized by loose mold material 10. Das Werkzeug bewegt sich damit durch das Formmaterial 10 wie durch eine Flüssigkeit, in der die Teilchen das Werkzeug 14 umwandern. The tool thus moves through the mold material 10, such as by a liquid in which the particles hike around the tool 14.

Fig. 4 zeigt noch einmal die mögliche Bewegung eines tauchenden Verdichtungswerkzeugs mit oszillatorischen Bewegungen. Fig. 4 again shows the possible movement of a submersible compression tool with oscillatory movements. Die oszillatorische Bewegung ist hierbei durch den Doppelpfeil dargestellt, wohingegen die Vorschubbewegung durch den einfachen dicken Pfeil abgebildet wird. The oscillatory motion is in this case represented by the double arrow, while the feed motion is mapped by the simple thick arrow. Die oszillierenden Bewegungen können dabei in Richtung des Werkzeugsvorschubs (b), aber auch ortogonal (a) hierzu erfolgen. The oscillating motion can be made for this purpose in this case the direction of the tool feed (b), but also ortogonal (a). Weiterhin können rotatorische Bewegungen normal (c) sowie in Vorschubrichtung (d) durchgeführt werden, also axial bzw. radial. Can continue to be performed rotational movements normal (c) and in the feed direction (d), ie axially or radially. Schließlich ist eine Pendelbewegung (e) des Verdichtungswerkzeugs möglich. Finally, an oscillating movement (s) of the compacting tool is possible. Möglich sind auch Bewegungen, die aus Kombinationen dieser Grundbewegungen entstehen. Are also possible movements resulting from combinations of these basic movements. Zusätzlich ist es denkbar, das Werkzeug mit Ultraschall zu beaufschlagen. In addition, it is conceivable to apply the tool with ultrasound.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Düse zur Zufuhr des Verfestigungsmittels, beispielsweise eines heißen bzw. eines reaktiven Gases oder einer Flüssigkeit, die mit dem Formmaterial reagiert. FIG. 5 shows, finally, a nozzle for feeding the solidifying agent, for example a hot or a reactive gas or a liquid which reacts with the molding material. Mit den Pfeilen 40 sind die Bewegungsrichtungen des Düsenkerns 42 dargestellt, der in eine Öffnung 44 des Düsengehäuses 46 hineinverfahren werden kann, und diese dichtend verschließt. With the arrows 40, the directions of movement of the nozzle core 42 are shown, which can be moved in an opening 44 in the nozzle housing 46 and sealingly closes this. Ist der Düsenkern 42 nicht in die Öffnung 44 vollständig eingefahren, dh verschließt er die Öffnung 44 nicht, so strömt heißes bzw. reaktives Gas oder Flüssigkeit 48 am Düsenkern 42 entlang durch die Öffnung 44 und tritt in Kontakt mit dem Formmaterial. If the nozzle core 42 is not fully retracted into the opening 44, that is, it does not close the opening 44, so flows or hot gas or a reactive liquid at the nozzle 48 along core 42 through the opening 44 and comes into contact with the mold material.

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
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Citada por
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Clasificaciones
Clasificación internacionalB22C9/12, B22C9/02, B29C35/04, B29C35/02, B29C67/00, B29C35/08
Clasificación cooperativaB29C64/153, B22C9/123, B29C35/045, B29C35/0261, B29C35/08, B29K2105/007, B29K2105/0058, B29K2105/251, B29K2105/0061, B22C9/02, B29K2503/08, Y02P10/292
Clasificación europeaB22C9/12A, B22C9/02, B29C67/00R4B
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
23 Ago 2001D1Grant (no unexamined application published) patent law 81
23 Ago 20018100Publication of the examined application without publication of unexamined application
28 Feb 20028364No opposition during term of opposition
18 Nov 20108339Ceased/non-payment of the annual fee