用于制造三維絲網印刷品的設備的制造方法

用于制造三維絲網印刷品的設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于制造三維絲網印刷品的設備，該設備包括具有一個印刷絲網的印刷臺，通過該印刷絲網能夠多次印刷至少一個承印物，其中在每次實施過的印刷之后能夠使絲網彈起高度的數值以之前實施的印刷的覆墨厚度升高。
【專利說明】
用于制造三維絲網印刷品的設備
技術領域
[0001]本發明涉及一種三維絲網印刷設備技術，其用于以三維絲網印刷法形成型體以及三維絲網印刷設備的使用。
【背景技術】
[0002]隨著在絲網印刷品中形成三維型體的方法的建立，已公開了在可供使用的設備技術中的缺陷。現如今僅存在兩種獨立、自身發展和構建的設備技術的樣機，通過這兩個樣機實施三維絲網印刷的技術方法。在不詳細地提及三維絲網印刷必要得設備部件和功能的情況下，該設備的基本結構由印刷臺、平板、四柱抬升裝置和刮刀裝置組成。目前關于3D絲網印刷方法的出版物展示這些實驗設備，但沒有公開它們的特定結構、設計和功能。研發人員受到保密協議的約束，對于這些研發人員必須至少說明該設備技術的各個部件和功能以及在研發活動范圍內的功能。除了我們自己在內部研發的樣機之外，我們還不知道有任何一個制造商將三維絲網印刷的工藝要求進行設備技術地轉換，從而目前沒有獨立的第三方能夠將該方法使用在三維絲網印刷方法和三維絲網印刷設備技術的研究、開發或生產中。
[0003]設備技術的要求和結構的基礎為EP 0627983 Al中所公開的方法，該方法用于形成具有預設的孔結構的型體。在此，通過印刷型體層、進行層的固化、在上一層上再次印刷并再次固化，逐層地形成型體。更換絲網工具并逐層地繼續印刷用于結構轉換，該結構轉換既代表結構轉換又代表材料轉換。所使用的材料為陶瓷、金屬、玻璃、塑料以及由這些材料組別組成的混合物或者復合混合物。三維絲網印刷法本身主要是借助于柴油煙氣過濾器、植入和吸收器(另外可以作為太陽熱吸收器)、熱交換器、所謂的流場、反應器和其他功能部件而開發。吸收器技術的可能性在EP 2021594 Al中描述。方法開發中主要使用的材料來自由碳化硅、金剛石、氧化鋁、氧化鋯、堇青石、磷酸陶瓷和含黏土陶瓷組成的陶瓷組別。在玻璃行業的發展中，該開發主要集中在含硅配比的使用中。方法的適用性在金屬領域中由不銹鋼、含鐵金屬、銅、鋁、鎢、鉬以及其他發展而來。通過丙烯酸酯和硅酮這樣的塑料的方法開發也是成功的。在此，開發的焦點在于方法開發、產品開發、最重要的是可能的配方以及在三維絲網印刷過程中的可操作性。
[0004]在我們自己的設備技術的試驗結構和使用結構中，在三維絲網印刷方法中設備技術方面所必要的開發促使了基于本發明的設備技術以及作為三維絲網印刷設備和三維絲網印刷組件的設備應用，以及開發得到的設備技術的應用。
[0005]自開發的方法作為現有技術在EP0627983 Al ( “用于制造具有預設定孔結構的型體的方法”)中公開，基于該方法的、同樣自開發的實用新型專利EP 2021594 Al(“作為太陽能接收器的、液體可通過的設備”)同樣也可以作為現有技術。其他針對三維絲網印刷方法的公開出版物都是關于三維絲網印刷方法本身。示出我們設備技術的兩個樣機的影印本僅粗略地顯示了設備圖片而沒有三維絲網印刷的技術細節或者功能并且并不代表三維絲網印刷設備的設備技術和功能技術的公開。在該方法開發期間沒有任何包括這些設備樣機的影印本的出版物中發表了該設備技術和功能技術的解決方案。
[0006]第一種和第二種樣機是在自主研發過程中開發并使用的。
[0007]大量的絲網印刷設備在絲網印刷本身的文獻和歷史中已知并且能夠購買到，這些絲網印刷設備基本上不具有用于三維絲網印刷方法的三維絲網印刷設備的特征，不能設置用于三維絲網印刷方法而且以公開的實施方式不適合于制造三維絲網印刷方法中的型體。設備制造商為了符合特定客戶的需求而對硬件和軟件進行改造所提供的產品同樣地也并不代表三維絲網印刷設備或其組件和功能的公開和預先公開。
[0008]根據定義，通常所使用的名稱型體印刷具有在型體上印刷的意思，但并不是印刷型體本身。例如在打火機或者筆上面印刷字母或者商標。在輪轉印刷中在氣缸活塞上印刷碳制成的滑動保護層例如代表著型體印刷，而在技術應用中在殼體部分上印刷密封件，例如用于自動變速操縱板，代表著型體印刷。在此，在平面印刷、輪轉印刷和其他的印刷類型描述中總是印刷一個物體，而印刷本身，例如在絨頭織物上的裝飾不代表該物體本身。上述型體或印刷機類型中沒有一個與真正的三維絲網印刷或者設備技術和方法技術有關。
[0009]為了明確以下發明的位置說明的對應性，在所有的說明中作為相對于垂直高度(稱為Z軸或者應用軸)的參考位置，采用接受印刷的平板的平面平行的表面位置(也成為印刷臺)，該印刷臺為初始位置Z = 0.000mm。該初始位置也可以由待印刷介質的厚度來表示，例如是待印刷的紙張的厚度，或者零件的、待印刷的外殼表面的、待印刷打火機的及其他物體的表面的厚度。印刷產品的輸送方向(一個或多個印刷臺的傳送方向)在軸系統中表示為X軸或者橫標軸。定位相關的Y軸(也稱為縱坐標)與X軸形成平面平行的面。承印物不應理解為在絲網或者印刷版的印刷面中的型體的數量，而是應理解為在印刷臺上排版的印刷表面的數量。

【發明內容】

[0010]本發明提供了一種用于制造三維絲網印刷品的改進后的設備。
[0011]本發明的目的在于用于絲網印刷的設備技術，或者在印刷版印刷的特殊形式中的設備技術，通過該設備技術可以以三維絲網印刷方法制造型體。本發明對三維絲網印刷設備所提出的任務的解決方案包括:三維絲網印刷設備的功能、三維絲網印刷設備的技術組件以及三維絲網印刷設備本身以三維絲網印刷方法制造型體的應用，該型體可以由以下材料組別構成:陶瓷、金屬、玻璃、塑料、其他有機和無機的材料以及生物材料和這些材料的混合物。
[0012]本發明的目的已經通過根據權利要求1所述的、用于制造三維絲網印刷品的設備得以實現。
[0013]本發明優選的實施方式和擴展方案可以由從屬權利要求中得出。
[0014]本發明涉及一種用于制造三維絲網印刷品的設備，即通過絲網印刷方法制造物體的設備，其中，三維的型體通過多個印刷層組成。
[0015]該設備包括具有印刷絲網的印刷臺。通過該印刷絲網能夠多次印刷至少一個承印物。
[0016]承印物應理解為通過該設備印刷的那些表面。
[0017]絲網彈起高度通常可以是一個可以將底面放置在其上的臺子。
[0018]根據本發明，在每次印刷之后，印刷高度數值就會以之前實施的印刷的覆墨厚度增加。
[0019]優選在每次印刷過程之后，絲網相對于底面或相對于型體的間距增加，這樣促使接下來的印刷的覆墨厚度非常精確地遵循預期的大小。
[0020]在本發明的擴展方案中，印刷臺包括具有多個承印物的平板。通過使用具有多個承印物的平板，通過在一個印刷過程中印刷多個承印物并且形成多個能夠設計為相同或不同的型體，可以顯著地提高提供三維型體的速度。
[0021]具有承印物的平板優選能夠移動到固化裝置中。特別是設置為，平板在每次印刷過程之后移動到固化裝置中。優選在一個固化裝置中可以同時固化多個平板。固化裝置例如可以包括多個容納部，從而同時固化多個平板。因此可以向印刷工作站交替地遞送不同的平板，從而在固化時間期間可以印刷其他平板。這樣可以顯著地提高設備生產量。
[0022]在本發明的擴展方案中，該設備具有至少兩個固化裝置或固化工作站，由該固化裝置能夠從印刷臺遞送具有承印物的平板的。
[0023]這些固化工作站優選與印刷工作站相鄰地設置，其中，在印刷工作站的至少兩個側面、優選在四個側面上設置固化裝置。因此可以從不同的方向遞送印刷工作站。
[0024]另外，該平板優選具有許多定位標記。這些定位標記優選分別對應一個承印物。在固化過程中，特別是由于溫度變化可能導致平板的大小變化。
[0025]通過單獨對應的定位標記可以檢測到大小變化并且在印刷工作站的控制過程中可以考慮到平板的大小變化。
[0026]區別于常見的絲網印刷設備，按照本發明要求保護一種絲網印刷設備方法技術，其實現了，在相同的印刷產品載體上依次地印刷多個印刷層而且在此對于每一個后續旳印刷層，具有Z = 0.0OOmm的容納印刷品的印刷產品載體相對于絲網或者印刷版的底側(也稱為印刷側)的間距增大了已實施印刷的覆墨厚度H的總和，從而盡管通過增加單個印刷層而形成的變化的總高度ΣΗ，一般稱為絲網印刷成型距離或者絲網彈起高度的數值A形成一個常數或者符合三維絲網印刷中可能的絲網彈起高度函數f (A)。與現有技術的絲網印刷設備的設計相反，其中，在印刷開始之前在絲網印刷設備的配置階段調整絲網彈起高度，該絲網彈起高度在整個加工過程中不變并且其相對位置總是相對于印刷臺的零位(即初始位置Z，Z為常數)，在三維絲網印刷設備中相對于零位Z的絲網彈起高度通過每個印刷層而改變了分別實施的印刷Z = f (H)的覆墨厚度H。
[0027]現有技術不同中僅在印刷開始之前在配置階段進行絲網彈起高度調整，而與現有技術不同地，按照本發明通常通過印刷機上層裝置的抬升和下降連同隨后的位置固定，在每個印刷層的印刷之后根據承印物的順序使一個或多個印刷臺在印刷位置處下降印刷覆墨厚度的值，或者印刷絲網、刮刀以及覆墨刀在必要時連同成為印刷上層裝置的印刷裝置容納部抬高印刷的覆墨厚度，上述位置的固定是通過機械的、電動機械的、電動的裝置或者氣動夾緊裝置進行，比如夾緊螺栓、快速夾緊裝置、渦流制動器、彈簧鋼夾以及其他專業人員已知的、將實施抬升的柱固定在其位置的制動和鎖定裝置。在此，該抬升過程優選、但不是僅在刮墨過程結束之后開始，即，在覆墨過程之前已經開始。這特別是具有一個印刷臺在簡單的承印物的情況下是有利的，因為由于每次絲網彈起高度變化為0.2μπι至250μπι這樣很小的程度使得抬升變化過程需要較長的定位時間。在要求保護的三維絲網印刷設備中，在分別具有一個承印物的多個印刷臺的情況下，或者在具有多個承印物的一個印刷臺的情況下，或者在分別具有多個承印物的多個印刷臺的情況下，優選在印刷之后所有選出的承印物位置都發生絲網彈起高度變化。
[0028]根據現有技術，雖然印刷的高度規定是已知的，但是這些高度規定不能用于調整絲網彈起高度或絲網彈起高度變化，而是用于實施混色、色彩強度的調整和其他涉及印刷圖像質量的調整，而按照本發明在要求保護的三維絲網印刷設備中這樣確定印刷的高度規定(在此印刷過程的形成高度的印刷層決定該高度)，在平面層的印刷之后從高度的測量值中減去在印刷之前的高度，從而得到了在進程中，實施在平面上的印刷的覆墨厚度數值。
[0029]所得到的高度差值可以得出絲網彈起高度變化的大小。在根據EP0627983的三維絲網印刷方法中，在研發中試驗的不同材料和排版已顯示，根據所使用材料的顆粒大小和顆粒形狀導致高度變化范圍在0.0002mm到0.2500mm之間。用于高度確定的不同的試驗已得出，確定每個印刷過程并且不使用由多個印刷過程計算出的平均值是有利的。原因在于，令人意外地發現，在三維絲網印刷方法中，參數變化可以使單個印刷層的高度形成相互之間變化最大25%，該參數變化是指配方物質的粘度變化、溫度、印刷區域中的空氣、加入新鮮物質的頻率(手動或通過定量系統)和已有的印刷物質和新加入的物質形成的混合物。其他關于覆墨厚度的變化影響參數是第一次的初始印刷向自由的型體印刷的轉變，在第一次的初始印刷中刮刀仍位于印刷底面上，在自由的型體印刷中刮刀位于型體本身上。另外，經過時間以及印刷過程，高度形成也受絲網表現的變化影響。初始絲網值經過更長的時間段才調整至穩定的運行狀態，從而在此也會引起覆墨厚度的變化。
[0030]對于要求保護的三維絲網印刷設備而言，測量本身可以通過接觸式、但優選非接觸式地實施。雖然測量可以以簡單的方式通過測量器進行，但是要求固化的結束作為測量時間點，因為否則會對印刷表面產生影響。不利的是，該測量方法會延長三維絲網印刷設備的周期時間。在按照本發明的、用于三維絲網印刷設備的測量方法中，可以是目測，但是要求高質量、經培訓的人員和更長的測量時間，而且測量結果是取決于個人的相對的高度形成大小。同樣還可能的有電測量和重量分析測量或者聲學(超生)測量。已顯示，當相對位置是機械穩定時，甚至在型體向設備的運輸過程中可以通過激光、激光二極管和相應的分析實施電學測量。絲網容納框邊緣、特別是印刷絲網底側邊緣的高度位置在此適合作為測量裝置的最佳位置，因為即使在型體有幾厘米高的情況下測量區域不會相對于初始狀態發生改變。如果在按照本發明的三維絲網印刷設備的設備技術中，在型體運輸的過程中實施高度測量，那么另外還可能的是，在不要求額外測量時間的條件下，可以在排版中一同印刷用于高度測量的特定的測量部分或者在型體上設置測量序列，從而從印刷層的測量序列中能夠分析得出平均值。根本上有利的是，型體的結構具有不同的材料密度，該材料密度一同影響高度形成。該數值在平面印刷中是沒有意義的，但是在三維絲網印刷方法中由于增加最多上千的印刷層而具有很尚的相關性，因為例如在10000個印刷層的情況下即使Iym的覆墨厚度差就會導致1mm的差值需要補償或平衡。如果一個承印物在一個或多個印刷臺上印刷直到多個承印物在一個或多個印刷臺上印刷，測量可以減少為在一個型體上的測量。但是，所有承印物的連續的測量可顯著提高精確度。如果型體在印刷過程中收縮，這目前可以通過使用特定的配方和固化過程而避免但不能完全消除，對于絲網彈起高度變化所必須的、相對于之前印刷過程的覆墨差的測量需等到產生收縮的階段結束，這在不適宜的條件下可能是位于型體自身重力而引起的、其下的型體的壓縮、固化過程或冷卻過程。覆墨厚度或者更好是相對于之前進行的印刷的高度差優選通過多于一個測量位置的測量而得到。
[0031]在設備技術中，印刷設備的上層裝置對三維絲網印刷方法有重要的意義。該設備在構造方式上代表成型用的設備組件。按照本發明的三維絲網印刷設備在此具有多功能的上層裝置，通過該上層裝置可以影響不同的成型參數。一個組成部分為絲網容納框，優選設計為用于平放或懸掛的絲網的主框架結構。在此，為了固定絲網，該絲網容納框可以并且必須不僅在所有位置上沿X和Y方向取向而且在主框架和絲網容納框的所有角點上分別相互獨立地沿Z方向取向。在按照本發明的絲網印刷設備中，通過從外部引入絲網或者通過集成用于絲網替換的絲網位置的絲網替換裝置實現了一個排版的印刷以及不同排版和配方的印刷。印刷工作站可以可選地由多個印刷上層裝置工作站組成。同樣地，刮刀裝置設置有印刷刮刀和覆墨刮刀。該選擇性設置實現了在分開的排版中以一個印刷絲網同時印刷多種材料。在研發階段，為了開發三維絲網印刷方法和三維絲網印刷設備，還發現了，為了更換排版和配方可以在型體形成期間更換整個上層裝置。雖然從技術設備上而言這樣是費力的，但是從更換時間上來說具有本質上縮短的加工時間要求。優選、但不僅可以移動、旋轉印刷絲網，而且也不僅僅影響刮刀裝置驅動的運行方向，從而實現了在印刷過程中保持相同的絲網網孔方向和印刷方向。這特別是對于保持位于其下的印刷層的透網精確度是有利的。在一種簡單的實施中，僅絲網的位置發生變化，替換性地也可以使位于絲網下方的印刷品通過調整其印刷層或甚至整個印刷臺的位置而調整。
[0032]三維絲網印刷方法的另一個必要的方法和設備組件是集成在三維絲網印刷設備中的氣體處理裝置。已顯示，與現有技術相反(其中印刷物質(在此為顏料)以較高的更換率加載)，在三維絲網印刷方法中特別是由于大多為顆粒狀的配方組成成分，對印刷周圍的空氣影響是必要的。按照本發明要求為三維絲網印刷設備設置氣體處理裝置。在最簡單的情況下，該氣體處理裝置用于通過水霧補償在絲網上的配方物質的水分蒸發并在印刷和覆墨間的時間內同時使在絲網網孔中的配方物質的干燥最小化。為此，在另一種實施方式中要求保護，借助溶劑、保護氣體或者反應氣體的環境氣體處理。如果配方物質的組成總體上對于特定氣體或者濕氣敏感，那么可以使三維絲網印刷設備的物質引導用的組成部分完全由氣體處理裝置圍繞，同樣地印刷臺承印物的運輸路徑以及固化裝置的路徑也可以由氣體處理裝置圍繞。用于氣體處理的空間應該相對于非目的性的氣體氣密或者可以通過以保護氣體或反應氣體的輕微的超壓而工作。另外可選擇，隔離裝置或超壓裝置設置用于實現針對顆粒雜質的特定的純凈級別條件，這對于電子型體或者醫用型體、例如移植物，和其他型體是有利的。作為另一個可選方案，通過超壓或隔離以及氣體處理得到了調節特定的濕度和溫度的可能性，但不僅僅是通過氣體處理介質或通過相應的冷卻或加熱裝置調整含水量和靠近型體的溫度。在一些試驗配方物質中已令人意外的顯示，通過蒸汽可使物質冷卻幾攝氏度，無需刮刀摩擦熱或者在固化過程中轉移至印刷產品中的、期望或不期望的熱量補償溫度的降低。因此，必須在配制時考慮到與之相關的配方物質的粘度變化。如果配方物質具有揮發成分，那么可以通過超壓和冷卻使這些揮發成分的揮發最小化。如果在配方物質中使用可燃物，三維絲網印刷設備中所有的點火源必須相應地進行防爆設計或者通過保護氣體防止點燃可燃成分。在防爆設計中，按照本發明特別是必須考慮到通過材料摩擦而產生的靜電充電和靜電放電。
[0033]EP 0627 983中已知，在平面層的印刷之后，已印刷的平面的強化在下一個平面印刷之前進行。該強化在此通過化學固化、熱固化或物理固化實現。根據現有技術已完全已知干燥、冷卻、蒸發或者運輸過程，但這些過程在此代表分別獨立的過程并且在印刷過程結束時(通常在顏料涂覆結束時)進行并代表用于一維印刷的獨立過程。
[0034]在按照本發明的三維絲網印刷設備中，其功能通常以干燥裝置常規實施的固化裝置設置為印刷過程的組成部件，因為型體需要為接下來的、形成高度的印刷步驟做準備。在使用一個具有一個或多個承印物的印刷臺的情況下，固化裝置能夠定位在一側，在兩個印刷臺的情況下，印刷臺能夠在一側或兩側從印刷工作站的最多四個方向引入，在固化裝置的布設中也有最多四個固化裝置位置的方案。在此，在按照本發明的三維絲網印刷設備中，依次印刷并隨后同時固化一個印刷臺的所有承印物。按照本發明，對于要求的三維絲網印刷設備要求與此相關的設備尺寸的縮短和每個承印物固化所需時間的縮短。起到固化作用的源的更換和結合的可能性同樣是按照本發明的三維絲網印刷設備的實施部分，這些源例如但不僅僅是電光源和/或熱輻射、霧化或噴霧裝置。
【具體實施方式】
[0035]通過圖1中的圖示舉例示出并要求保護用于大多數三維絲網印刷設備設計的設備簡圖，該設備簡圖用于設備主要組件和設備功能的理解。在此，編號I為三維絲網印刷設備的上層裝置，編號2為工作站，該工作站不僅包含驅動和定位部件還包含重要的設備控制裝置。編號3為印刷臺，在此為具有多重用途的長形印刷臺。編號4為同樣具有多重用途的第二個印刷臺。編號5標示用于第一印刷臺的固化裝置，編號6代表用于第二印刷臺的固化裝置。
[0036]在該實施例中，以相對于印刷臺運輸方向X呈直角的Y方向印刷。在示例的三維絲網印刷設備中，印刷臺I的位置相繼印刷在十份承印物中。該位置隨后到達固化裝置5下方，該固化裝置進行第一個十份承印物的固化。在印刷臺I駛出印刷工作站期間，第二印刷臺進入該印刷工作站，在此同樣在該印刷臺上直接地依次印刷十份承印物。在第二印刷臺4駛出印刷工作站進入第二固化裝置6下方期間，為了在此處固化，將三維絲網印刷設備上層裝置抬高一個測量值，該測量值為期間在印刷臺上預設的關于印刷涂料厚度的測量值。以交替的方式，第一印刷臺I再次進入印刷工作站，隨后進入第一固化裝置，第二印刷臺2進入印刷工作站并由此進入第二固化裝置下方并以此類推。
[0037]用于具有多個承印物的兩個長形印刷臺的示例性設計的印刷方案在圖1I中示出。在此，按照本發明優選相對于印刷臺運輸方向X正交地(即以Y方向)印刷，因為在此可以使承印物間距△ X最小化，從而可以在每個印刷臺上放置最大數量的承印物。在一個簡化的實施中，用于形成型體的三維絲網印刷設備配置有一個印刷臺、如圖1所示配置有兩個印刷臺、但也可以在相同的運輸方式下配置達到8個或者更多的印刷臺以及固化裝置，能夠與分區組件相比較，印刷工作站定位在這些分區組件的中心。在多于兩個印刷臺的情況下，印刷站，或者印刷上層裝置，或者印刷絲網以及刮刀或覆墨刀驅動可以對應于印刷輸送方向X的空間布設以相同的程度旋轉，從而實現了具有最小承印物間距A X的正交印刷方向。△ X可以由右側和左側的用于排版的刮刀重合的總和得出，該刮刀重合小于刮刀進出路徑之和。如果例如使用長的印刷臺，那么可能的承印物數量隨著印刷絲網中更小的排版而增加，最不利的情況是當型體位于印刷絲網的排版面中時型體的數量，這些型體在一個加工步驟中可以共同進行固化。
[0038]如果根據設計要印刷一種或多種其他的材料，例如在多層材料型體中，那么可以通過一個或多個其他設置在中間的印刷裝置進行，或者通過其他依次的印刷工作站以反向的印刷臺運輸方向-X進行。印刷臺的替換設計方式是設計作為圓形的印刷臺，作為具有印刷臺或由多個依此排開的印刷臺組成的圓形區段或閉環，這些設計方式在此對于三維絲網印刷設備的設計而言是顯而易見的。
[0039]與常規的絲網印刷技術相比(其中進行直線式地生產，這也意味著在印刷設備中在承印物上較短的停留時間)，這類三維絲網印刷設備的設備結構通過在絲網印刷設備中現有的分批操作方式以較長的印刷停留時間在很大程度上減少了周期時間。較長的單次周期時間是由于在三維絲網印刷過程中必須使逐個印刷的印刷層在下一個印刷層之前穩定化引起的，從而一方面下一個印刷可以與位于其下的印刷連接，并且另一方面由大于一個印刷層組成的已經印刷的部分型體并不會由于下一個印刷層的印刷壓力或者由于形成的自身重量而變形。
[0040]根據本發明的構思，三維絲網印刷設備具有多個方法特有的結構細節和實施細節，由這些細節實現了型體的標準化的三維絲網印刷。
[0041]按照本發明可能會發現，作為三維絲網印刷設備基本的核心部件，用于上層裝置的抬升裝置、或用于印刷臺的下降裝置必須具有相對于用于一維絲網印刷的常規絲網印刷設備而言特殊的性能。
[0042]一些設備部件作為三維絲網印刷設備的第一種相關類別，通過這些設備部件可以測量、調整和控制印刷絲網彈起高度。
[0043]已發現，在上層裝置抬升的情況下，雖然可以使用中央抬升裝置，比如具有鏈條傳動或皮帶傳動的伺服電動機或步進電動機，但是必須在所有升降軸上存在修正可能性，從而補償了在運行過程中可調整的不同程度的構件擴張。在最簡單的情況下，這可以是集成的皮帶或鏈條張緊裝置，該張緊裝置以機械或電氣控制的方式可控地補償擴張差異。在此，這類裝置也可以由設置在抬升裝置或上層裝置上的測量裝置控制。針對型體在三維絲網印刷設備中的簡單印刷而言，而不是針對精細且高精確度的印刷層厚度涂覆而言，用于上層裝置的抬升裝置的這種實施方式提供了特別令人滿意的結果。
[0044]用于三維絲網印刷設備的印刷上層裝置的抬升裝置的第二種實施方式是一個非中心的驅動，同時由至少兩個抬升裝置軸(優選一個在印刷給進處一個在印刷遞出處)以相同的方式控制并且模仿變化地補償(mimikaenderungskompensiert)。
[0045]在用于三維絲網印刷設備的印刷上層裝置的抬升裝置的第三種實施方式中，上層裝置的所有抬升裝置軸的非中心的驅動是同時的，優選在上層裝置的每個角上有一個抬升裝置軸，其中，每個升降軸的位置通過測量技術獲得和控制。
[0046]對于每一種用于三維絲網印刷設備的印刷上層裝置的抬升裝置的實施方式而言，已發現，隨著型體的結構精細程度的增加，抬升柱的位置固定成為必要的。同樣為了提高的質量，在中央驅動中的簡單的發動機制動，在兩個或四個驅動單元上的發動機制動通過抬升柱相對于機器框架的夾緊固定而產生。但是，在各個抬升柱軸上具有固定支架的情況下可以達到三維絲網印刷設備中最大的精確度。該固定支架按照本發明是這樣一種支架，上層裝置由抬升驅動放置在該支架上。按照本發明，通過用于抬升變化的支承面能夠使其位置或多或少地變化，該支架在此可以同時具有高度調整的功能。功能性的優點在于在每個上層裝置位置上的固定擋塊，該固定擋塊具有這樣的可能性，即，使其在0.0002mm的范圍內改變其位置。
[0047]按照本發明還顯示，抬升裝置驅動的重量減輕對于定位的重復精確度是有利的。這可以以這樣的方式進行，即，在高度調整過程中平衡重與上層裝置的重量反作用；該平衡重可以由簡單的壓力缸產生，例如使用壓縮空氣、液壓或者電學方式，該壓力缸在每個上層裝置角上調整為各個上層裝置的重量。雖然能夠通過測量重量形成平衡重，但是總體上會對上層裝置重量產生負面影響。按照本發明的反壓力裝置簡化了升降軸負荷的平衡并且顯著提高了定位可靠性。在同時使用用于位置調整的固定擋塊的情況下，按照本發明另外通過由于靜態和動態負荷變化而產生的自然的材料膨脹和彎曲抵消了升降軸負荷變化以及與其相關的位置變化。
[0048]在印刷過程中，在抬升定位和位置穩定性方面按照本發明逐漸增加的最高精確度(在此，最重要的是刮墨過程和印刷覆墨厚度測量)依次通過驅動制動裝置和/或抬升柱夾緊裝置和/或反壓裝置和/或固定支架和/或額外的、抬升軸與導向軸間的隔離裝置實現。已顯示，通過使用額外的導向柱，上層裝置穩定性不僅對有關印刷絲網彈起高度的可定位可靠性產生積極作用，而且還對印刷圖像位置的尺寸穩定性起到積極作用。根據本發明由此要求對應于所需的定位精度可能選擇性地安裝不具有抬升功能的單獨導向柱。如果根據本發明的導向柱用于引導抬升或降低印刷上層裝置，如果固定支架用于固定上層裝置的位置，在同時使用反壓裝置的情況下可以以最小化的方式形成抬升驅動。單純地在每個用于無負載的固定支架的抬升軸上將上層裝置重量減小至所有軸為O千克的失重狀態(漂浮)，這目前甚至可以通過最小功率電機實現，但與之相反地，在按照本發明的絲網彈起高度調整中，抬升裝置應保持適當的負載，從而通過軸承中負載增加而使位置變化最小化。
[0049]關于三維絲網印刷設備的發明已顯示，在沒有穩定化措施的條件下，不僅可以顯著地改善靜態的定位精確度，而且可以通過在X方向上移動印刷上層裝置的平衡點補償動態的、通過刮墨印刷過程引起的重量變化，該重量變化通過刮刀壓力和在刮墨路徑上刮刀位置移動而引起。在簡單的二維印刷中這些因素幾乎是無意義的，但是在三維絲網印刷方法中由于許多印刷層和所產生誤差的總和而非常重要。在同樣的設備特征下，絲網彈起高度的位置變化也可以通過降低印刷臺而實現。盡管功能具有恰好相同的精確度結果并且能夠實施，但是從結構上來看不利的是，隨著印刷臺大小的增加以及印刷臺的承印物長度的增加，需要定位的設備部件也變得更大。另外，在定位路徑大于10米的情況下，印刷臺及其工作臺驅動的引導定位基本上容易發生錯誤定位。同樣可能的是，在隨后固定的上層裝置內部使絲網彈起高度定位。在此，僅具有其引導的絲網容納框和刮刀裝置必須定位。但是，在通過絲網裝置和印刷裝置的抬升變化情況下，設置必要的抬升裝置不再是毫無困難的。三維絲網印刷設備的構建在功能上可行的，但是在實施中除了幾個特定的要求之外仍是困難的。
[0050]一些設備組件實施作為三維絲網印刷設備的第二相關組別，通過這些設備組件可以在三維絲網印刷設備中運輸、印刷和固化型體。
[0051]與二維絲網印刷的現有技術相反，該印刷臺在三維絲網印刷設備中經過很長的停留時間，并且通過集成在印刷設備中的固化裝置而經歷操作條件的周期性交替。
[0052]印刷臺的位置也由于位于印刷臺上的多個承印物的可能性而有區別。已顯示，傳統的印刷臺在持續的真空負荷下趨于變形并表現出內凹變形。此外，在長時間的使用過程中，從印刷臺停止或印刷臺驅動位置錨定開始，印刷臺尺寸發生變化。彎曲導致不均勻的刮刀壓力并且型體的單個打印層可能表現出不同的高度，而印刷臺擴張導致在印刷層上的相對排版位移。因為在固化過程中產生的熱量造成的循環負載會導致印刷圖像的位移-簡而言之，即相對于垂直Y軸傾斜的型體側壁，型體的穩定性也受到產生的打印層重疊的影響。特別是，在一個印刷臺上的多個承印物的情況下促使了常規印刷臺在應用于三維絲網印刷中的問題的解決方案。由于已顯示，印刷底層通過少量真空在非常低的功率下可以固定在印刷臺上，因此該印刷臺優選配備有小的真空吸附裝置。通過雙板可以實現最好的結果，雙板在兩側上具有真空導向槽。作用在印刷層上的真空孔隨后引入真空槽的交點。一般來說，任何一個設計用于長期真空吸附的印刷床結構可以用于三維絲網印刷設備。為了補償長時間作用的真空變形，在常規的、在印刷臺底層具有較高真空體積的印刷臺結構中，結合補償孔，例如配備有自動閥，在印刷臺表面上的真空損失通過印刷層得到補償，從而抑制了彎曲傾向。但是在此須考慮到產生真空的設備的抽真空功率。在任何情況下，在三維絲網印刷設備中，在100%持續接通的長時間運轉中，傳統的側通道密封件關于向實際印刷設備上振動傳遞、發出噪聲傳播和密封件的大部分熱產生的負面作用可以優選通過使用靜音、無油的隔膜栗或者無油的轉動葉片栗避免，該隔膜栗或轉動葉片栗優選設置在印刷工作站的外部、例如固化裝置的下方。
[0053]印刷臺的第二個方面是印刷臺在X方向上對于每個承印物的位置穩定性。在傳統的絲網印刷中已知的印刷臺定位是完全充分的，而對于三維絲網印刷而言并不是這樣。雖然借助已知的受控制的路徑檢測的推進方法對于簡單承印物中的非常簡單的型體是足夠精確的，但是對于精細結構化的型體或者在多個承印物中的型體而言并不是足夠精確的。根據本發明已顯示，印刷臺可以以氣動、液壓、電氣或機械的方式驅動，在兩側地或在印刷臺的Y軸的中心點中心地驅動，但優選在印刷臺進入印刷站在印刷臺開始。雖然將驅動布設在印刷臺的X軸的常規的中心處是可能的，剪切應力和拉應力的施加造成印刷臺的不同的軸承負荷以及導致定位不精確。由于較大的、在本實施例中較長的印刷臺配備有多個印刷位置，這些印刷位置也能夠可變地調整，印刷臺的位置在X方向上優選、但不僅僅設置在待實施印刷的承印物的排版中心。絕對位置和位置固定應在承印物的排版中心并且設計為在兩側作用，從而避免在Y軸方向上的印刷臺移動。以這樣的設計方式，只有由排版中心出發的、在各個排版位置上的印刷臺的熱膨脹相互獨立地對定位精確度產生影響，即使如果例如在一個印刷臺上有二十個承印物的情況下熱膨脹從一個印刷臺端到另一個印刷臺端總體上增加了二十倍，在每個單獨的承印物中的有效熱膨脹仍為一倍。優選但不僅僅地，平行夾頭、氣動或液壓缸，磁性固定裝置、錐形定心裝置或梯形固定裝置、或者起到類似作用的裝置，或者軸夾緊裝置，適合用于在印刷過程中精確定位和固定印刷臺。固定裝置必須有的共同點在于，在各個印刷排版的中點的預設位置上這些固定裝置可以推動、按壓、牽拉、滑動印刷臺或者能夠吸引印刷臺。在具有或者不具有作用在承印物排版中點的減震器的條件下，通過端部擋塊的定位是針對三維絲網印刷設備用于印刷臺精確定位的解決方案，該端部擋塊具有一個固定部件和一個或多個、等于承印物數量的擋塊反壓部件，其中，固定部件優選設置在位于其上的印刷臺的幾何中心(前提為印刷排版設置設置在絲網的中心)。印刷臺機械式的定位和固定的重要優點在于，消除了針對通過旋轉臺驅動系統的旋轉臺定位、復雜的測量值的測量、分析和計算，因為排版中點在所有的操作條件下都保持在中點。因此，電動機驅動可以通過遞增的測量值精確地啟動印刷臺的定位，盡管通過較長時間持續地控制增加了驅動負荷，但是在變化的驅動狀態下，特別是溫度和重量不會保持恒定。此夕卜，鏈條驅動、皮帶驅動、軸驅動、活塞驅動、或滑軌驅動在變化的驅動環境參數下只適用于一個印刷臺位置。
[0054]相反地，常規方式控制的驅動技術，例如通過在印刷臺的Y軸上中心設置的Omega皮帶驅動，該驅動根據本發明代表三維絲網印刷設備的最佳驅動類型，實現了進入印刷臺的多個位置，只要在各個承印物中點通過固定部件進行精確定位。雖然通過使用具有制動點的驅動也可以實現三維絲網印刷，但是印刷臺的尺寸變化必須根據位置費力地確定并且必須一直修改印刷臺的控制位置。
[0055]由于多數情況下，皮帶、鏈條、機軸、主軸和軸線的參數變化一般額外地包括在控制位置計算中，這對于具有可能誤差的總和的定位來說，只可能受限地在定位精度要求較低的情況下作為三維印刷系統解決方案。
[0056]對于在三維絲網印刷設備上型體的三維絲網印刷而言必要的是，在印刷設備中實施固化過程和或干燥過程。在傳統的絲網印刷技術中，根據現有技術的印刷品的干燥在單獨的后續設備中完成，該設備并不直接參與絲網印刷設備的印刷過程而且多數情況下連續地運行，而在三維絲網印刷設備用于根據三維絲網印刷制造型體的情況下，通過將印刷產品保持在絲網印刷設備中經過較長的時間段并且在形成的型體上進行多次印刷和固化過程，以及需要將型體的印刷層持續地固定用于在整個印刷時間中保持位置的穩定性，在使位于印刷臺下方的驅動或引導部件的熱負荷最小化的條件下，控制固化以及型體連同位于其下方的印刷產品載體和印刷臺在溫度作用下產生的熱量，并因此實現了周期時間的最小化。考慮到環境方面的問題并且使三維絲網印刷設備的占地面積最小化，以及考慮到印刷形成的型體中材料特性的變化，固化設備的工作方式或者固化設備特別是但不僅僅是用于一個或多個印刷臺的多個承印物，以至少一個承印物最大為取決于排版大小所能容納的承印物的數量覆蓋印刷臺，由以下功能組成:固化過程通過或者不通過介質的引入或排出而分別精確且均勻地分布，該介質例如是空氣、氣體、濕氣、試劑、蒸汽、粉塵、氣霧、或液滴。固化過程本身可以通過時間和/或溫度和/或數量控制，其中在固化的時間段中可以變換固化的方式。固化至少在由氣霧覆蓋的印刷臺表面上進行并且固化的面積在整個型體制造過程的時間內不應變化。固化裝置具有影響固化作用方向的可能性，例如IR射線或UV射線的輻射方向，該射線具有在所形成的型體上相同或者不同方向。如果固化過程中產生熱量或蒸汽，設置有用于吸走熱量或蒸汽的裝置，在此，優選但不僅僅進行向上地抽吸，從而使型體表面上或者結構化型體的結構內部中產生的流體的不均勻效應最小化。只要其不影響固化效果本身，固化過程多數情況下伴隨著產熱。三維絲網印刷設備的固化裝置額外地這樣提供了散熱裝置，即，在固化作用的時間結束之后，位于型體上方的氣氛均得到排散，該氣氛優選但不僅僅是具有或多或少從型體中排出的氣體的空氣，增加的熱量和/或以水或者溶劑的形式的濕氣，或者印刷型體所使用的物質的揮發性成分，或者所使用物質的組成成分，其中也可以是先前引入的固化試劑。與該排散相關地，將型體調溫至之前確定并且固定的溫度上。
[0057]型體和固化部件之間的間距對于固化而言是必要的。該間距對于固化裝置的效果、強度、持續時間和工作周期都是重要的。已通過試驗證實，在成型高度變化的較窄的限度內抬升固化裝置并不是必須的，而是可以在毫米級范圍的區間中進行。
[0058]如果通過整個印刷臺的下降實現成型高度變化，則省去了固化裝置額外的位置變化，因為起到固化作用的部件相對于型體表面的間距無需變化。但是如果成型高度變化是通過上層裝置或者具有絲網容納框的印刷裝置而實現的，固化裝置以其間距在預設的區間內變化，從而與已印刷的型體的高度相適應。在一些情況下，固化要求必須實施為時間的函數和/或絲網彈起高度的函數，因為隨著絲網彈起高度的增加，型體的吸收性能可能改變。印刷型體表面和固化部件之間的間距在此可以隨時間和/或距離和/或強度進行校正。固化裝置高度的調整如果直接與印刷工作站上層裝置結合并且與其平行地抬升是可行的。然而通過固化裝置連接所引起印刷工作站上層裝置的額外的重量負荷顯著地影響了成型高度調整的位置精確度，從而該解決方案僅應用于粗糙的型體以及不敏感的印刷物質的配方。
[0059]如果印刷臺不處于固化裝置中，可能的話必須斷開固化裝置或其固化部件，尤其是為了避免下游設備的不必要的負荷，另外，這種運行方式使整個三維絲網印刷設備的能量效率顯著提高，這一點不同于傳統印刷的傳統的固化或干燥裝置，該傳統的固化或干燥裝置通常持續地運行。
[0060]通過固化以及在必要時一個印刷臺的所有承印物的冷卻的同時性，僅同時地耗費一次所需的時間，從而相對于一個印刷臺僅覆有一個承印物的不利情況下，顯著減少了具有多個承印物的一個印刷臺的整個周期所需時間。例如，具有一個承印物的一個印刷臺的單個周期中，單純的印刷時間約為1.2秒，固化45秒以及冷卻35秒，連同印刷臺運輸所需的時間I秒，一個承印物上的一個印刷層總共需要大于82.2秒的時間。固化時間中有約11秒的時間是用于高度調整，從而不需要額外的時間。如果計算20個承印物的時間，其中，用于印刷的時間為20次乘以1.2秒=24秒，用于固化的時間為I次乘以45秒以及用于冷卻的時間為I次乘以35秒，用于印刷工作站內部的運輸的時間為20次乘以I秒以及用于從印刷工作站中運送到固化裝置下方的運輸的時間為I秒。對于20個承印物而言總共需要的時間為125秒。即對于一個承印物例如需要6.25秒。
[0061]由于在第一個印刷臺的固化期間已經可以印刷具有承印物的第二印刷臺，所以三維絲網印刷設備不會產生停機時間。對于20個承印物而言，例如一個印刷層的有效的操作時間為6.25秒。在該示例中，通過時間的減小得到了關于具有多個承印物的一個印刷臺的兩個參數:三維絲網印刷設備的生產時間降低至相對于包括一個印刷臺的一個承印物和一個固化裝置的樣機單次使用時間的7.7%，這相當于產品輸出量增加了 13倍。
[0062]當使用兩個印刷臺時，該因素得到進一步改善，由該示例出發，在第一個印刷臺印刷后直接印刷第二個印刷臺，即在第一個印刷臺固化期間印刷第二個印刷臺，因此使一個承印物的有效時間下降到3.35秒。
[0063]物質定量、絲網彈起高度調整以及其他所需的時間都落在這些時間段的重疊部分中，從而為此不需要額外的時間。三維絲網印刷設備的效力在其所需時間方面主要由固化時間和承印物數量決定。通過三維絲網印刷設備的有效時間降低為相對于在具有一個印刷臺和一個承印物的已有樣機單次印刷時間的4%以下，可觀地顯示出了本發明所提出并要求保護的三維絲網印刷設備的效力。
[0064]在此，在兩個印刷臺和一個或兩個固化裝置以及每個印刷臺具有一個承印物的條件下，或甚至在一個印刷臺具有多于一個承印物的條件下，已經產生了周期時間縮短的效果。在特殊情況下，第二承印物也可以是第二介質，在隨后配備有兩個絲網和兩個刮刀的印刷工作站中印刷該第二介質。
[0065]上述計算示例是針對具有熱/輻射組合固化的材料得出的，該材料具有高儲熱性、顆粒的高反射性以及近50體積％的孔比例。
[0066]三維絲網打印設備的第三個基本部件組別為實施印刷的印刷上層裝置，其具有印刷裝置框、刮刀裝置驅動和刮刀裝置，該刮刀裝置具有集成的測量裝置和控制部件。與常規的用于平版印刷的絲網印刷設備相反，印刷上層裝置的功能與調整對于三維絲網印刷設備的功能起到決定性的作用，該印刷上層裝置具有絲網容納框、絲網定位裝置和印刷裝置。與圖形和技術的絲網印刷方面的現有技術不同，由印刷設備上層裝置在三維絲網印刷中引起的錯誤通過型體的每個印刷層而累積。作為錯誤累積，在型體表面中產生起伏、不等的高度分布、具有或多或少的印刷圖像的區域以及沒有材料涂覆區域的開放的錯誤位置。特別是，在三維絲網印刷設備上實施的三維絲網印刷方法中，不再可能通過所謂的打樣來檢驗調整和進一步的印刷。相反地，在三維絲網印刷方法中，強制的預規定有:在絲網清潔、量的更換、排版更換、材料更換或者印刷中止之后，在定位、印刷圖形均勻性、覆墨厚度以及以位于其下的印刷層的排版疊加這些方面，在無需打樣的情況下完美地形成第一次印刷以及所有后續的印刷。錯誤的第一次印刷或者后續印刷中有錯誤的一次印刷必然導致承印物的失效并因此導致型體的失效，甚至是當例如在四千印刷層上僅印刷例如20層時。
[0067]通過對于絲網容納框、定位裝置、刮刀裝置驅動、刮刀裝置以及上層裝置結構的特定的設計，實現了所要求的完美的印刷，該完美的印刷也可以用作在常規的絲網印刷設備中對傳統絲網印刷的改進。
[0068]三維絲網印刷設備的絲網實施用于平板印刷和輪轉印刷，平鋪的或懸掛的絲網可以作為靜態穩定的結構。特別是，用于絲網容納框中的絲網邊緣的支承表面實施為平面平行的軌道，非平面的絲網框形狀的情況下或者粘合劑與絲網織物之間存在厚度差的情況下或者絲網容納部翹曲的情況下，即使在絲網夾的作用下該軌道也不會彎曲。根據現有技術平衡的絲網容納框的彈性導致絲網網孔水平位置相對于X-Y軸方向不可控的脫位并且導致絲網張力的變化。但是沒有任何一種絲網既在輪廓上又在網孔上等于另一個絲網并這因此代表了對于三維絲網印刷方法和三維絲網印刷設備而言最大的錯誤來源，這是通過不均勻的上膠、框架強度差異、框架翹曲、網孔翹曲、對溫度和濕度的強依賴性以及在絲網歷史上持續的絲網參數變化而產生。為了在三維絲網印刷設備中能夠使絲網平行于印刷臺取向，已證實對于三維絲網印刷設備有利的是，絲網容納軌道在各個角點上單獨地調整其相對于印刷底層的間距。調整的標準為不受負荷的絲網網孔，或者在更小的絲網情況下也為絲網框的內邊緣。在此，絲網容納部的調整相對于印刷臺表面優選平面平行地取向。如果以較低的絲網張力實施，還可能使絲網反向平行地取向，因為在此通過刮刀在絲網網孔上的剪切力使絲網張力隨著逐漸遠離框架而降低。與常規的方法相反，還證實了，在定位之后直接固定絲網會導致不令人滿意的結果。常規的絲網緊固系統和定位系統需要越精確地進行定位，就越傾向于錯位定位。特別是，所有定位系統都是以測量和分析終點而終止。隨后進行夾緊。但是在三維絲網印刷中，不存在通過打樣進行修改的可能性，從而之后確定的脫位可以通過夾緊過程校正。在三維絲網印刷設備中，絲網定位通過至少兩個對準標記的識別進行，優選但不僅僅是如果照相機從上方識別這些標記則從下方照明，或者如果從下方識別這些標記則從上方照明。最佳的定位位置在排版的Y軸的中線上。其他位置也同樣是可能的。可選地在三維絲網印刷設備中引入一個絲網相關的校正值，該校正值考慮到了絲網的變化參數，比如膨脹變化、濕度變化、溫度變化、物質重量負荷變化或絲網框變化。實踐中可能的是，對準標記不位于刮刀或覆墨路徑的影響范圍內。當然還可能的是，將對準標記集成在印刷排版中。簡單地通過銷釘、型板或類似物的傳統的簡單定位對于三維絲網印刷技術而言精確度不夠，通過絲網框的定位也是一樣的。如果要實施定位，在用于平版絲網和輪轉絲網的主框架結構中，絲網固定在主框架中并且主框架優選但不僅僅在兩個角點上和一個中軸上手動地、氣動地、液壓地或者通過電動機定位和固定。如果在固定過程中產生的位置偏移被檢測到，則釋放主框架、重新定位并且校正所檢測到的第一固定的位置偏移。隨后進行第二固定。在一些情況下，這些過程必須多次實施，從而實現絲網在μπι范圍內的定位。在此已顯示，通過使用照相機的常規的絲網定位為了達到要求的精確度需要較長的分析時間(部分地持續數小時)并且不得檢測、分析或校正到在定位之后出現的位置變化。用于平板絲印和輪轉絲印的固定框架結構也是類似的。
[0069]由于通過三維絲網印刷設備實施的三維絲網印刷方法中基本由此出發，S卩，刮刀移動軸平面平行于印刷臺表面延伸，在一種型體結構或多種型體結構的條件下，印刷臺表面或者在進行印刷過程中已印刷的型體表面是用于絲網定位的參照面。如果與之相對地手動或半自動地進行定位，為了檢測對準標記定位會產生關于一個或多個對準標記成像的大量投影，而且通過在投影面上的輔助標記或目標對準標記手動或半自動地調整絲網位置。絲網軸的調整通過調整部件電動地、氣動地、液壓地或者通過數字化的預設值手動或者半自動或自動地實施。
[0070]圖1II示出了絲網位置的調整從而使絲網相對于印刷臺7平面平行地取向，對于排版方向的絲網的調整位置以編號8表示。9表示絲網框，10表示絲網結構中的實際排版，例如用于平版絲網的排版。類似的位置也適用于輪轉絲網。
[0071]圖1V示出了印刷刮刀路徑的調整示意圖。在此，標號16為刮刀桿，刮刀固定在該刮刀桿上，編號18為具有調整樞軸的刮刀座固定裝置而編號17為刮刀容納部。編號10示出了位置穩定的抬升觸發機構或者液壓裝置、氣動裝置或電動機裝置，而編號9為具有在Y軸方向的可移動性15、能夠移動的抬升觸發機構或者液壓裝置、氣動裝置或電動機裝置。刮刀座固定裝置能夠在位置11旋轉，但是不能移動，而在沿Y軸方向相對的位置14上能夠移動并能夠在圓弧軌道12上旋轉。即使在通過印刷過程中刮刀壓力變化而產生的負荷下，刮刀17防止轉動且防止移動地定位在位置固定的刮刀容納桿13上，其中，刮刀也位于印刷底層上并且在進一步的印刷過程中僅位于已印刷的型體上。左側和右側的、在擋塊高度上能夠調整的固定擋塊以及對應的測量裝置都沒有示出。這種對于刮刀裝置而言不常見的可調性基于常規的刮刀裝置的負面效應，比如刮刀裝置具有刮刀壓力平衡裝置(大多為氣動的)、具有刮刀裝置壓力調節裝置(大多具有快速電子壓力調節器或簡單的活塞桿引導的氣缸，通過最終位置減震板用于刮刀裝置壓力和刮刀裝置升降)。常規系統的共同點在于，它們是反應性的，即根據事件的發生而作用。在三維絲網印刷設備中，由于可定位性，單刮刀經過最多上千次印刷始終平行地位于絲網結構上，該絲網結構在左側和右側均勻地處于印刷底層上或者已經存在的型體上，并且在涂抹型體的整個刮刀路徑上保持在恒定的高度上，而不改變壓力值，而且刮刀邊緣的角度保持恒定。這同樣適用于覆墨刀。與現有技術相反，對于三維絲網印刷設備而言，雖然提及了升降觸發的機構、氣動裝置、電動機裝置的速度影響，但是沒有提及末端擋塊的性能。在此，在三維絲網印刷設備中使用了并不是一直作用到末端的節流裝置和減震裝置，相反地，刮刀容納部本身位于一個或多個能夠固定調節的、非緩沖的固定擋塊上并這樣擠壓固定擋塊，即，在印刷過程中不會發生高度位置的變化或偏離位移。覆墨刀和印刷刮刀裝置可以相互獨立地以調節技術、控制技術和測量技術檢測或者共同受到控制。在此，覆墨刀和刮刀的形狀設置用于單獨控制、重量極限控制或者用于三維絲網印刷設備中的覆墨刀和刮墨刀之間封閉地覆墨。根據所使用的配方材料還設置有這樣的可能性，即直接在印刷過程之前進行覆墨，從而絲網結構在印刷期間內不會負荷重量。
[0072]在三維絲網印刷設備中，為所有的軸位置設置有校正可能性，這些校正可能性是以從有理想位置的偏離預定參數和調整的形式。這是必要的，例如當在長時間印刷過程中物質在絲網角度方向中聚集，或者絲網工具的絲網在絲網彈起高度路徑上與結構和/絲網更換情況下的其他絲網的方向絲網彈起高度有較大偏差。
[0073]最后，對三維絲網印刷設備而言可以確定，由于對長時間作用的定位可靠性的要求和第一個印刷中已有的定位可靠性，使用浮動軸承-固定軸承的軸承組合會導致較大的位置變動(毫米范圍內)，該位置變動可以通過由此引起的位置和覆墨厚度變化而僅可以導致尺寸精確程度低的型體，或者通過所產生的覆墨厚度差值的總和大多導致印刷中止。相反地，浮動軸承-固定軸承的軸承組合特別是通過受控制的框架條件被證實為對于在三維絲網印刷設備上的無位移且高度恒定的型體印刷最理想的。
[0074]三維絲網印刷設備的精確度有決定性的作用，即其與在機器使用壽命中具有一個參考位置的常規的技術不同，該常規技術對于三維絲網印刷設備在μπι范圍內的精確度來說是不足夠的。在引導裝置、驅動和可移動的部件中不可避免的磨損在此由此得以補償，即，通過用于以三維絲網印刷方法制造型體的新的印刷過程的每個印刷啟動確定新的參考點，用于印刷三維型體的新的印刷過程分別由該參考點開始。因此在三維絲網印刷設備中確保了，僅在各個制造過程中產生的磨損可以對印刷結果的精確度產生影響。通過為每個制造過程確定參考點，在本身對型體不產生負面作用的條件下，使維修和維護工作的周期顯著延長，或者三維絲網印刷設備由于超出容差警告或超出容限的失效范圍擴大。
[0075]三維絲網印刷設備實現了將三維絲網印刷技術用于型體的制造和使用并且將根據圖1的設備組件，即，印刷工作站圖1編號2、印刷上層裝置圖1編號1、一個或多個印刷臺圖1編號3和4、一個或多個固化工作站圖1編號5和6，這樣結合，S卩，每個印刷臺依次地印刷在該印刷臺上的一個或多個承印物并隨后一起并同時地固化。在第一個印刷臺固化期間，第二個以及可能的其他后續印刷臺進行印刷并隨后進行固化。在已印刷的型體層的固化之后，對于接下來的印刷層而言，絲網彈起高度以之前印刷的印刷層的高度變化。三維絲網印刷設備以其精密度具有一系列特殊的調整部件和功能部件，這些部件通過特定的臺式結構、高度調整、定位系統方法、特別針對三維絲網印刷設備構思并實施的刮刀和覆墨過程和能夠靈活裝配、集成的固化裝置將三維絲網印刷方法的效率相對于常規的平版絲印機提高了至少10%，該常規的平版絲印機是三維絲網印刷方法的研發過程中改造得到的，并且除了排版更換之外同時還實現了在型體層中的三維精確印刷。通過三維絲網印刷技術制成的型體是由陶瓷、金屬、玻璃、塑料、有機或無機的材料、生物材料或者這些材料的混合物組成的三維型體，可以在存在或不存在三維結構的條件下制造和使用。
[0076]說明書中的縮寫列表:
[0077 ] Z =印刷臺的零位;A =絲網彈起高度;H=—次印刷的覆墨厚度[0078I Σ =總和;f(x) =函數;N=承印物數量;X =運輸方向
[0079]Y =縱軸；Δ =delta；Fig.=附圖；Nr =編號
【主權項】
1.一種用于制造三維絲網印刷品的設備，包括具有印刷絲網的印刷臺，通過所述印刷絲網能夠多次印刷至少一個承印物，其中，在每一次實施過印刷之后，絲網彈起高度的數值能夠以之前實施的印刷的覆墨厚度升高。2.根據上述權利要求所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，一個印刷臺包括具有多個承印物的平板。3.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，具有所述承印物的所述平板能夠移動到固化裝置中。4.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述設備具有至少兩個固化裝置，由所述固化裝置能夠從所述印刷臺遞送具有承印物的平板。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述平板具有許多定位標記。6.根據前面一項權利要求所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，每個承印物至少對應一個定位標記。7.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，在每一次實施過型體層的印刷之后，相對于所述印刷臺的零位的絲網彈起高度的初始值能夠增加已實施的印刷的覆墨厚度，而且所述三維絲網印刷設備具有一個或多個承印物，在一個或多個承印物的印刷之后絲網彈起高度的變化在實施下一個使相應承印物的所述型體升高的印刷之前發生。8.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，為了使絲網彈起高度相對于所述印刷臺的零位以所述印刷的覆墨厚度升高，至少將印刷絲網、刮墨刀以及覆墨刀抬尚所述覆墨厚度的大小。9.根據權利要求1至7中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，使所述印刷臺下降所述覆墨厚度的大小。10.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，在具有一個承印物的一個印刷臺、具有多于一個承印物的一個印刷臺、分別具有一個承印物的多個印刷臺或者分別具有多個承印物的多個印刷臺的印刷之后，在印刷下一個形成高度的印刷層之前，0.2μπι至250μπι之間的印刷絲網彈起高度變化是可行的。11.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，為了確定覆墨厚度能夠實施機械式地、重量分析式地、電學地和/或光學地測定型體已有的結構高度，通過所述測定的結果設置所述絲網彈起高度的高度變化，所述覆墨厚度用于調整針對下一個形成高度的印刷層的絲網彈起高度的高度變化。12.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述設備具有與所述印刷設備連接的、用于各個型體層固化的部分，在所述設備中一個印刷臺的至少一個承印物、優選一個印刷臺的多個承印物配備有固化觸發的輻射單元，在所述輻射單元中多個承印物能夠同時進行印刷層的固化處理。13.根據前面一項權利要求所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述輻射單元具有不同的輻射源。14.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，用于氣體處理和/或調溫的質量引導裝置的全部或部分相對于外界環境密封地和/或通過超壓隔離。15.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，印刷工作站配備有:一個或多個用于印刷絲網的容納框、一個或多個刮刀容納部、一個或多個覆墨刀容納部以及至少兩個用于檢測、分析和控制識別標記的裝置，在所述設備中，實施印刷的所述上層裝置朝位于所述印刷臺上的所述型體的位置對齊、移動、旋轉或在印刷之前或印刷期間可以通過第二個或者多個其他的上層裝置替換，從而除了一種材料和一種排版方向之外，多種材料也可以以一種或多種排版方向或者反向于之前的印刷以錯開的、旋轉的或者移動地方式印刷。16.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述設備分別由以下設備組成部分構成:至少一個印刷臺、印刷臺驅動、印刷工作站、印刷上層裝置，用于印刷上層裝置的抬升裝置或者用于所述印刷臺的下降裝置、固化裝置、控制裝置、測量和控制裝置，所述測量和控制裝置用于印刷臺位置、絲網位置、上層裝置位置以及刮刀和覆墨刀位置和路徑，通過所述設備形成型體，所述設備可選地具有:額外的設備組件，這些設備組件用于絲網更換、用于配方質量的輸入和/或輸出、用于反應氣體或保護氣體、反應物質的輸入和/或輸出、用于關于濕度、溫度和壓力的環境控制；用于絲網彈起位置、抬升程度、刮刀和覆墨刀位置及路徑、固化參數以及周期時間優化的測量、分析和控制裝置;在一個或多個印刷臺上以每個印刷臺有一個或多個承印物的形式，在重復地印刷過程-固化過程-以之前的印刷覆墨厚度的絲網彈起變化中，通過所述印刷絲網或所述印刷臺的更換和/或移動和/或旋轉，在具有或不具有型體的結構要求變化的條件下長形地產生由陶瓷和/或金屬和/或塑料組成、以有機和/或無機的組成的型體，其中由至少兩個印刷層組成的型體具有在0.0002mm至2mm之間的單個印刷層高度。17.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，印刷上層裝置的抬升裝置配備有發動機制動、抬升軸夾緊固定、平衡重部件、固定支架和/或抬升軸與導向軸的分隔。18.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述一個或多個印刷臺兩件式地組成并且具有相對的真空凹槽或者設置在中間的真空凹槽。19.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述印刷上層裝置的抬升或者所述一個或多個印刷臺的下降、或者在處于固定的印刷設備上層裝置中所述印刷絲網和所述刮刀裝置的抬升或下降以一定順序實施，并且在抬升過程期間通過設置在中間的、具有通過導向柱的負荷傳遞的抬升驅動實施、通過在每個導向柱上具有通過所述導向柱的負荷傳遞的抬升驅動實施、通過在每個導向柱旁邊具有通過所述抬升驅動的負荷傳遞的抬升驅動實施、通過在每個導向柱旁邊具有重量減輕的裝置的抬升驅動，總是優選通過固定擋塊點或者通過一個或多個適用于所述導向柱或抬升柱的固定裝置用于使柱位置固定，所述固定裝置的形式為電動機制動器，液壓的或氣動的或電的或磁性的夾緊裝置，其中使用了至少一個精確度要求同樣依次提高的、用于驅動位置檢測和位置控制的測量裝置，所述測量裝置的形式有:測速裝置、測量桿、探頭、非接觸式測量裝置，優選為紅外測量裝置或激光測量裝置，所述測量裝置分別對每個導向柱或抬升柱具有一個參與抬升控制的測量位置。20.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，在平面位置的所有承印物印刷之后，所述一個或多個印刷臺完全地運送至固化裝置下方并在此同時進行所述印刷層的固化，其中，所述固化裝置以其間距與所述型體形成的高度相適應，其中，在所述固化期間和/或在所述固化之后對所述型體進行調溫，所述調溫優選通過對其大氣成分進行氣體處理或者潤濕促使所述型體的表面特性均勻化。21.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述印刷臺的印刷上層裝置由絲網容納部組成，所述絲網容納部在所有的軸點上能夠單獨地或自動地調整其高度位置，通過所述絲網容納部各個絲網能夠相對于所述印刷臺或所述型體表面平面平行地或者設置有校正值而平行地取向，而且所述印刷上層裝置由多于一個的絲網定位部件組成，通過所述絲網定位部件能夠使所述絲網定向，其中，通過絲網夾緊過程或框架夾緊過程或主框架夾緊過程進行所述定位以及對準標記檢測和分析，為了防止通過所述夾緊過程引起的錯位，可以在第一次定位過程之后進行后定位，在此，所述絲網通過集成在所述絲網中的對準標記進行定位，所述對準標記優選但不僅僅實施為透明標記，通過適合的照相機和照明而且其中所述絲網的位置的測量優選但不僅僅是非接觸式地進行，可能的是，在所述絲網框的所有角和側邊上手動地、半自動地或自動地調整所述絲網框的高度位置，或者通過所述對準標記的可視投影或通過具有對準精確度最大在μπι范圍內的電子分析調整絲網排版取向。22.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，所述刮刀裝置在可移動的軸和軸承中分別優選但不一定配備有固定軸承-固定軸承的軸承組合，所述刮刀裝置由印刷刮刀裝置、覆墨刀裝置和物質定量進料裝置組成，而且覆墨刀和印刷刮刀的軸移動單獨地或與覆墨一同直接在印刷過程之后，或者覆墨過程直接在印刷過程之前受控地實施，其中，所有軸方向以其平面平行的取向可以通過調整裝置在軸位置上變化預設定的校正值，而校正變化無需強制地在覆墨刀和印刷刮刀的兩個軸移動位置上作用，而且其中可以通過適宜的、優選但不一定非接觸式的測量裝置確定位置，并且選擇手動地、半自動地或自動地分析并且可以參與所述刮刀裝置的軸控制。23.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，開放或者關閉的所述印刷覆墨刀的控制和調整優選這樣設計，即，所述印刷覆墨刀的底邊平面平行地在所述印刷絲網或所述印刷版上在左側和右側同時位于預設定的位置上，刮刀邊緣將所述印刷絲網或所述印刷版平行地下壓在所述印刷底層、或已印刷的型體的印刷層上并隨后通過能夠調整的、刮刀下壓端部擋塊位置的固定擋塊施加刮刀壓力，其中，通過適宜的減震部件能夠影響移動過程，而不會通過擋塊中常見的減震部件以偏離的重置值影響刮刀抬升的制動位置，從而刮刀機構以及必要時覆墨刀機構的可調性由優選在兩側的、始終垂直作用的、液壓的或氣動的或電動機的驅動組成，刮刀或覆墨刀容納部這樣固定地連接在所述驅動上，即，通過一側位置固定的回轉軸承和另一側上能夠沿Y軸方向移動的、能夠固定在該位置中的擺動軸承，在絲網結構上或在印刷版上的作用位置中的刮刀取向，和在印刷底層上或已印刷的型體層上的作用區域中的刮刀取向，以及在印刷過程中的樣張中的刮刀取向始終是平行的，而在沒有絲網張力差、排版差異、物質摩擦阻力的情況下實現了印刷刮刀邊緣和必要時覆墨刀邊緣的位置改變，從而在印刷產品上的刮刀路徑內可以不再進行常規的平衡移動過程，而且其中所述刮刀裝置配備有適宜的、優選但不一定非接觸式的測量裝置，通過所述測量裝置測量、分析所述印刷刮刀邊緣和必要時所述覆墨刀邊緣的印刷情況和位置而且其測量值可以并入刮刀控制的固定值的調整中。24.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，與具有一個承印物的絲網印刷設備相比，在所述三維絲網印刷品的設備中多重承印物印刷過程中的一個承印物的周期縮短了至少10%。25.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其中，在至少一個承印物上的多個印刷層形成一個型體，而且可以通過手動或自動的測量裝置檢測在一個或多個承印物上的印刷層數量。26.根據上述權利要求中任意一項所述的用于制造三維絲網印刷品的設備，其特征在于，通過三維絲網印刷品的設備能夠制造由陶瓷、金屬、玻璃、塑料、其他有機或無機的材料、生物材料或者這些材料的混合物組成的型體。
【文檔編號】H05K3/12GK106029382SQ201480037348
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年5月22日
【發明人】約爾格·鮑爾
【申請人】埃克森蒂斯知識股份公司