特許 7507167 チャージ・システム、および加工材料をエクストルーダー・スクリューに供給する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】チャージ・システム、および加工材料をエクストルーダー・スクリューに供給する方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/321 20170101AFI20240620BHJP

   B22F 10/22 20210101ALI20240620BHJP

   B22F 12/13 20210101ALI20240620BHJP

   B22F 12/50 20210101ALI20240620BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20240620BHJP

   B29C 64/241 20170101ALI20240620BHJP

   B29C 64/255 20170101ALI20240620BHJP

   B29C 64/329 20170101ALI20240620BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240620BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B29C64/321

B22F10/22

B22F12/13

B22F12/50

B29C64/118

B29C64/241

B29C64/255

B29C64/329

B33Y10/00

B33Y30/00

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021550083

(86)(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-14

(86)【国際出願番号】 EP2020053580

(87)【国際公開番号】W WO2020173704

(87)【国際公開日】2020-09-03

【審査請求日】2022-11-18

(31)【優先権主張番号】102019202699.0

(32)【優先日】2019-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102019217113.3

(32)【優先日】2019-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】520001095

【氏名又は名称】アイム３デー・ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＡＩＭ３Ｄ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100220489

【弁理士】

【氏名又は名称】笹沼 崇

(72)【発明者】

【氏名】モリソン・ヴィンセント

(72)【発明者】

【氏名】リーバーヴィルト・クレメンス

(72)【発明者】

【氏名】ツィールケ・ルネ

(72)【発明者】

【氏名】ラドン・ロベルト

(72)【発明者】

【氏名】ヴァイドナー・ティム

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／０１４９０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５８－１９１１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２４６７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０９２２６９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】国際公開第２０１９／００７７５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２５８１８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４７２２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１５８６８６５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５２１６３３３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２７／００－２７／９６

Ｂ０１Ｆ ３５／００－３５／９５

Ｂ２９Ｂ ７／００－７／９４

Ｂ２９Ｃ ３１／００－３１／１０

Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する、チャージ・システムであって、
－前記加工材料を送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと導くように構成されたホッパー（５）と、
－前記加工材料を前記ホッパー（５）へと重力で投入する材料貯留部（３）と、
を備える、チャージ・システムにおいて、
当該チャージ・システムが、粒体状の加工材料を、鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリュー（２）に供給するように構成して、設けられており、
前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと再運搬することが可能な送出装置（８）、
を備えることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項2】

請求項１に記載のチャージ・システムにおいて、前記送出装置（８）が、回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から追加投入された加工材料と混合するように構成して、設けられていることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のチャージ・システムにおいて、前記ホッパー（５）が、当該ホッパー（５）に進入した前記粒体状の加工材料の少なくとも一部を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の回転時に粉砕する粉砕ツール（５１）を具備することを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項4】

請求項３に記載のチャージ・システムにおいて、前記粉砕ツール（５１）は、前記ホッパー（５）の充填ゾーン（５１０）内に、回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記粒体状の加工材料の粉砕を行う少なくとも１つの粉砕エッジ（５１１）を形成していることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項5】

請求項４に記載のチャージ・システムにおいて、前記少なくとも１つの粉砕エッジ（５１１）が、前記粉砕ツール（５１）の円錐状縮径体（５１ａ）、前記粉砕ツール（５１）のうちの、ホッパー長手方向軸心（Ｔ）に沿って延びる壁（５１ｂ）、または前記粉砕ツール（５１）のうちの、前記ホッパー長手方向軸心（Ｔ）回りに螺旋状に少なくとも一部延びる壁（５１ｃ）に設けられていることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項6】

請求項３から５のいずれか一項に記載のチャージ・システムにおいて、前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返され、前記送出装置（８）で粉砕された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された未粉砕の粒体状加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと運搬することが可能であることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載のチャージ・システムにおいて、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬するために、前記送出装置（８）が長手方向に変位可能なスライド（８０３）を含むことを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項8】

請求項７に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）の断面が、Ｌ字状であることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項9】

請求項７または８に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する突き当て部（８０３．２）を有しており、当該突き当て部（８０３．２）が、前記エクストルーダー・スクリュー（２）に面する前側に、窪み（８０３０）を有していることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか一項に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）は、当該スライド（８０３）を長手方向に変位させることが可能な調節方向（Ｖ）に対して横方向に各々延びる２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）を有しており、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）が、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）間に空間（８０３１）を形成していることを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のチャージ・システムにおいて、前記送出装置（８）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する少なくとも１つの圧縮エアノズル（１２）及び／又は少なくとも１つのソレノイドコイル（１３）を含むことを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項12】

加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する、チャージ・システムであって、
－前記加工材料を送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと導くように構成されたホッパー（５）と、
－前記加工材料を前記ホッパー（５）へと重力で投入する材料貯留部（３）と、
を備える、チャージ・システムにおいて、
前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと再運搬することが可能な送出装置（８）を備え、
前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬するために、前記送出装置（８）が長手方向に変位可能なスライド（８０３）を含み、
前記スライド（８０３）の断面が、Ｌ字状であるか、または、
前記スライド（８０３）は、当該スライド（８０３）を長手方向に変位させることが可能な調節方向（Ｖ）に対して横方向に各々延びる２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）を有しており、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）が、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）間に空間（８０３１）を形成している
ことを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項13】

加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する、チャージ・システムであって、
－前記加工材料を送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと導くように構成されたホッパー（５）と、
－前記加工材料を前記ホッパー（５）へと重力で投入する材料貯留部（３）と、
を備える、チャージ・システムにおいて、
前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと再運搬することが可能な送出装置（８）を備え、
前記送出装置（８）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する少なくとも１つの圧縮エアノズル（１２）及び／又は少なくとも１つのソレノイドコイル（１３）を含むことを特徴とする、チャージ・システム。

【請求項14】

少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）と、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つのチャージ・システムと、
を備える、エクストルーダー装置。

【請求項15】

請求項１から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つのチャージ・システム
を備える、３Ｄプリント装置。

【請求項16】

加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する、チャージ・システムを少なくとも１つ備える、３Ｄプリント装置であって、
該チャージ・システムは、
－前記加工材料を送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと導くように構成されたホッパー（５）と、
－前記加工材料を前記ホッパー（５）へと重力で投入する材料貯留部（３）と、
－前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと再運搬することが可能な送出装置（８）と、
を備える、
３Ｄプリント装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の３Ｄプリント装置において、
前記送出装置（８）が、回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から追加投入された加工材料と混合するように構成して、設けられていることを特徴とする、
３Ｄプリント装置。

【請求項18】

請求項１６または１７に記載の３Ｄプリント装置において、
当該チャージ・システムが、粒体状の加工材料を、鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリュー（２）に供給するように構成して、設けられていることを特徴とする、
３Ｄプリント装置。

【請求項19】

請求項１８に記載の３Ｄプリント装置において、
前記ホッパー（５）が、当該ホッパー（５）に進入した前記粒体状の加工材料の少なくとも一部を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の回転時に粉砕する粉砕ツール（５１）を具備することを特徴とする、
３Ｄプリント装置。

【請求項20】

請求項１６から１９のいずれか一項に記載の３Dプリント装置において、
前記送出装置（８）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する少なくとも１つの圧縮エアノズル（１２）及び／又は少なくとも１つのソレノイドコイル（１３）を含むことを特徴とする、
３Ｄプリント装置。

【請求項21】

加工材料を３Ｄプリント装置のエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する方法であって、
－材料貯留部（３）からの加工材料が重力の働きでホッパー（５）へと投入されて、当該ホッパーにより、前記加工材料が送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと送られて、
－回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に移動した加工材料が、前記材料貯留部（３）からの加工材料と共に送出装置（８）によって前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと再運搬される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

具体的に述べると、本提案の解決手段は、加工材料(Verarbeitungsmaterial)をエクストルーダー・スクリューに、特には、射出成形用の金属顆粒及び／又はセラミックス顆粒及び／又はプラスチック顆粒の状態で、付加製造（additive Fertigung）用のエクストルーダー・スクリューに供給するチャージ・システム(Befuelleinrichtung)に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリュー・エクストルーダー（Schneckenextruder）は、とりわけ、射出成形やダイカストによる部品の連続生産（Serienfertigung）で利用される。大抵の場合、エクストルーダー・スクリュー、射出ノズルおよび金型が、互いに対して水平線状に配置される。主に粒体や粉体として存在する材料は、一般的に、スクリュー・エクストルーダーの最後部のいわゆる送り込みゾーン（フィードゾーン）で充填される。同材料は、エクストルーダーのバレル部に位置したホッパーによってエクストルーダー・スクリューへと直接鉛直方向に導かれる。ホッパーの断面積はブリッジングを防止するよう十分に大きくなっているので、上記材料は重力で上記スクリューへと落下し当該スクリューに取り込まれる。連続生産では、上記材料を取り込んで上記ノズルまで運搬するのに、いわゆる３ゾーン式のスクリュー・エクストルーダーが一般的に利用される。同材料は、圧縮、脱気および均質化を受ける。そして、圧力が高まることで上記金型への注入が行われる。

【0003】

スクリュー・エクストルーダーの送り込みゾーンは、当該スクリュー・エクストルーダーのハウジング内のバレル部として構成されている場合がしばしばある。このバレル部に、材料をスクリューへと送り込むことが可能なホッパーが設けられる。バレル部およびホッパーに関しては、粒体の形態で存在する材料のブリッジングが生じ得ないように最小断面積を選択しなければならない。これは、使用するバルク材の安息角や摩擦係数に大きく左右される。

【0004】

DE 10 2014 018 081 A1（特許文献１）には、金属部品の付加製造用の３Dプリンター
（３D-Druckervorrichtung）が記載されている。ここでも、粒体形態の加工材料を加工するスクリュー・エクストルーダーが利用される。３Ｄプリント装置のうちの横行可能な造形ヘッドにおける、垂直に配置されたスクリュー・エクストルーダーにより、熱可塑性変形可能な加工材料が層単位で押出成形されることによって、立体的な部品が作製される。特許文献１には、エクストルーダー・スクリューへの加工材料の運搬についての詳細が見受けられない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１４０１８０８１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

付加製造へのスクリュー・エクストルーダーの適用は、スクリュー・エクストルーダーを横型可能な設計にしなければならなかったり、ワーク部分全体を動かすことになったりするので、スクリュー・エクストルーダーの重量や全体的サイズ（これらは典型的にエクストルーダー・スクリューの長さに大きく依存する）の制限をとりわけ受けることになる。しかし、ワーク部分全体を動かすという後者の例では、３Ｄプリンター全体が顕著にオーバーサイズにならざるを得ない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この背景に対して、本提案の解決手段の根底をなす目的は、エクストルーダー・スクリューへの加工材料、特には粒体状の加工材料の供給をさらに改善し、従来技術からこれまで知られている短所、特には付加製造工程の短所を克服するか又は少なくとも緩和することである。
この目的は、請求項１のチャージ・システムと請求項１２の方法の双方によって達成される。

【0008】

加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー、特には鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリューに供給する、提案のチャージ・システムは、
－前記加工材料を送り込み方向に沿って前記エクストルーダー・スクリューへと導くように構成されたホッパーと、
－前記加工材料を前記ホッパーへと重力で投入する材料貯留部と、
－前記エクストルーダー・スクリューの動作によって前記送り込み方向とは逆方向に前記ホッパーへと送り返されたか又は押し返された加工材料を、前記材料貯留部から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリューの方向へと再運搬することが可能な送出装置と、
を少なくとも備える。

【0009】

つまり、本提案のチャージ・システムは、加工材料、場合によっては、回転する少なくとも１つのエクストルーダー・スクリューの動作によって前記ホッパーから送り返された加工材料を、前記材料貯留部からの加工材料と共に、前記少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（よって、場合によっては、複数のエクストルーダー・スクリュー）の方向へと、つまり、前記ホッパーを経由して前記少なくとも１つのエクストルーダー・スクリューへと、送出装置によって積極的に再運搬することが可能である。これにより、（ａ）回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作によって前記ホッパーに送り返された加工材料を、（ｂ）前記材料貯留部から投入された加工材料と混合することが可能になる。つまり、例えば機械的に及び／又は電動で及び／又は空気圧で及び／又は磁気的に動作する前記送出装置が、適切な混合を行うように装備されて、提供されている。

【0010】

よって、本提案の解決手段に基づくと、前記エクストルーダー・スクリュー、したがって、前記エクストルーダー・スクリューを装備した例えば（スクリュー）エクストルーダーの形態のエクストルーダー装置に、戻ってきた加工材料を充填することが可能となる。これにより、送り返されて且つ場合によっては既に少なくとも部分的に粉砕された後の加工材料と前記材料貯留部からの「未加工」の加工材料との混合が実現可能となり、前記エクストルーダー・スクリューに送り込まれた加工材料の圧密化（kompaktere Ausgestaltung）が達成されることになる。これにより、特に高速押出用途において製造部品の品質に大幅な悪影響を招かずに実現することがこれまで出来なかった、コンパクト・デザインのエクストルーダー・スクリューがもたらされることになる。

【0011】

一設計例では、前記チャージ・システムが、粒体状の加工材料を、鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリューに供給するように意図されて、かつ、備えられている（eingerichtet und vorgesehen ist）。つまり、前記チャージ・システムが適切に装着された状態で鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリューへと、加工材料が当該チャージ・システムによって供給される。

【0012】

一設計例では、前記ホッパーが、当該ホッパーに進入した前記粒体状の加工材料の少なくとも一部を前記エクストルーダー・スクリューの回転時に粉砕する粉砕ツール（Zerkleinerungswerkzeug）を具備する。当該粉砕ツールは、加工材料が単に前記エクストルーダー・スクリューの動作で周回するだけで前記エクストルーダー・スクリューの長手方向軸心に沿って奥へと運ばれなくなるのを防止することができる。逆に、回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作によって加工材料、場合によっては粗めの加工材料の少なくとも一部が前記粉砕ツールで粉砕されることにより、前記エクストルーダー・スクリューの領域の嵩密度が増加する。これにより、前記エクストルーダー・スクリューを装備した前記エクストルーダー装置のうちの、当該エクストルーダー・スクリューの可塑化・均質化ゾーンの領域で加工材料から抜き出さなければならない空気が減少する。また、この点に関して、前記粉砕ツールは、前記ホッパーの充填ゾーン（Einfuellbereich）内に、回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作によって前記粒体状の加工材料の粉砕を行う少なくとも１つの粉砕エッジ（Zerkleinerungskante）を形成し得る。回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作により、加工材料の粒が前記少なくとも１つの粉砕エッジに押し付けられることで、当該粒の粉砕、特には破砕が行われる。

【0013】

前記少なくとも１つの粉砕エッジは、例えば、前記粉砕ツールの円錐状縮径体(konusfoermigen Reduzierkoerper)、前記粉砕ツールのうちの、ホッパー長手方向軸心に沿って延びる壁、前記粉砕ツールのうちの、前記ホッパー長手方向軸心回りに螺旋状に少なくとも一部延びる壁等に設けられ得る。具体的に述べると、前記粉砕ツールは、前記ホッパー内で鉛直方向に延びるリブ又は刃体を有し得て、当該リブ又は刃体が、加工材料の粉砕を行う少なくとも１つの粉砕エッジを形成している。

【0014】

前記エクストルーダー・スクリューの動作時には、粉砕済みの加工材料、特には粉体状の加工材料が、前記粉砕ツールによって前記ホッパーで前記送り込み方向とは逆方向に送り返されること、特には押し返されることがある。そのため、（粉砕済みの）渋滞した加工材料が、前記ホッパーの充填ゾーンに留まる。例えば、粒体が粉砕又は解砕されてなる形態の粉体状の加工材料が、前記ホッパーの内壁に上向きに押し付けられ、前記材料貯留部からの加工材料の流入を阻止する壁を形成する。つまり、前記ホッパーの前記充填ゾーンに、妨害ブリッジ(stoerende Bruecke)が形成されることになり得る。上述のような設計例では、そのようにして送り返された粉砕済みの加工材料を、前記材料貯留部から投入された粉砕済みの粒体状加工材料と共に前記送出装置によって選択的に前記エクストルーダー・スクリューへと運搬することが可能となっている。

【0015】

例えば、前記送出装置は、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリューの方向へと機械的に運搬する、長手方向に変位可能なスライドを含む。これに代えて又はこれに加えて、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリューの方向へと運搬する前記送出装置は、少なくとも１つの圧縮エアノズル及び／又は少なくとも１つのソレノイドコイルを含み得る。ソレノイドコイルの使用は、金属製の粒体状加工材料に関して特に有利となり得る。

【0016】

長手方向に変位可能なスライドを前記送出装置の一部として用いる場合、当該スライドの断面はＬ字状とされ得る。前記スライドをこのような断面形状にすることは、例えば射出成形用の金属顆粒（特には、射出成形用のワックス添加金属顆粒）、繊維添加顆粒、無添加顆粒等の様々な加工材料に関して特に有利となることが立証されている。

【0017】

一設計例では、これに代えて又はこれに加えて、前記送出装置のうちの長手方向に変位可能なスライドが、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリューの方向へと運搬する突き当て部（Rammabschnitt）を有しており、当該突き当て部が、前記エクストルーダー・スクリューに面する前側に窪み（Einbuchtung）を有している。当該前側に設けられた例えば凹状の窪みは、例えば、前記エクストルーダー・スクリューの外輪郭(Aussenkontur)に対応している。一設計例において、この湾曲（Ausbuchtung）は、スライドが前記エクストルーダー・スクリューの方向へと長手方向に最大限に変位した状態で、前記エクストルーダー・スクリューの外縁部の少なくとも一部が前記突き当て部の窪み内に存在するように寸法決めされている。よって、前記窪みにより、前記エクストルーダー・スクリューに対して前記スライドを最大限近付けるということが、長手方向に変位した当該スライドによって前記エクストルーダー・スクリューの回転性が損なわれることなく可能となる。長手方向に変位した、すなわち、進展した状態の前記スライドは、前記エクストルーダー・スクリューまで動かすことが可能である。ただし、それと同時に、当該スライドの前記突き当て部と前記エクストルーダー・スクリューとの間には狭い隙間が残るので、前記エクストルーダー・スクリューの回転が妨げられることはない。

【0018】

一変形例において、前記スライドは、当該スライドを長手方向に変位させることが可能な調節方向と交わるようにして各々延びる２つの側壁を有しており、当該２つの側壁が、当該２つの側壁間に空間を形成している。つまり、このようにして互いに向かい合う当該側壁により、例えばポケット状の空間が前記スライドに形成され得る。当該空間の領域における前記スライドの断面は例えばＬ字状であり、かつ、前記側壁が前記スライドの長辺側の境界となる。調節方向と交わるようにして延びる前記側壁同士、およびそれらの間に介在しつつ前記調節方向に開口した空間を採用することにより、射出成形用のワックス添加金属顆粒などの特定の粒体状加工材料の加工を簡単に出来ることが判明した。これは、加工材料の残渣が前記ホッパーの壁及び／又は送り込みゾーンの壁に付着して加工材料のブリッジを形成するのを、前記側壁によって防ぐことができるからである。例えば、射出成形用のワックス添加金属顆粒を加工材料に用いた際に、少なくとも中央の断面がＬ字状であり且つ互いに向かい合った側壁同士を形成しているスライドを採用することで、ワックスの練塊の付着が生じるのを阻止することができる。

【0019】

一設計例において、前記チャージ・システムが加工材料を前記エクストルーダー・スクリューの方向へと運搬する（戻す）頻度を調節することが可能な電子制御部を備える。例えば、このような電子制御部を用いることにより、前記ホッパーに送り返された加工材料を前記送出装置のうちの長手方向に変位可能なスライドの長手方向の往復変位によって前記エクストルーダー・スクリューの方向へと前進運動時に再運搬する頻度を調節することが可能となる。

【0020】

本提案の解決手段は、さらに、少なくとも１つのエクストルーダー・スクリューと、提案した少なくとも１つのチャージ・システムと、を備えるエクストルーダー装置、ならびに、提案した少なくとも１つのチャージ・システム、を備える３Ｄプリント装置（3D-Druckvorrichtung）、特には３Ｄプリンターも含む。
本提案の解決手段の他の態様は、加工材料をエクストルーダー・スクリューに供給する方法、特には粒体状の加工材料をエクストルーダー・スクリューに供給する方法に関する。

【0021】

ここでは、
－材料貯留部からの加工材料が重力の働きでホッパーへと投入されて、当該ホッパーにより、前記加工材料が送り込み方向に沿って前記エクストルーダー・スクリューへと送られて、
－回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作によって前記送り込み方向とは逆方向に移動した加工材料が、前記材料貯留部からの加工材料と共に送出装置によって前記エクストルーダー・スクリューへと再運搬される。

【0022】

例えば、粉砕後の少なくとも部分的に粉体状である加工材料が、回転する前記エクストルーダー・スクリューの動作によって前記送り込み方向とは逆方向に前記ホッパーから押し出されると、例えば機械的に及び／又は電動で及び／又は空気圧で及び／又は磁気的に動作する前記送出装置により、当該ホッパーからのその加工材料が前記材料貯留部から新たに届いた加工材料と混合されると共に前記エクストルーダー・スクリューへと積極的に運搬される。

【0023】

具体的に述べると、提案の方法は、提案したチャージ・システムの設計例によって実施することが可能である。したがって、提案したチャージ・システムの設計例について前述した利点や特徴および後述する利点や特徴は、提案した方法の設計例にも当てはまり、その逆も然りである。
あくまでも例示であるが、添付の図面には、本提案の解決手段の設計例が示されている。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】提案のチャージ・システムの第１の例示的な実施形態を示す断面図である。

【図2】図１の拡大詳細図である。

【図3】提案のチャージ・システムの他の設計例を示す図である。

【図4】提案のチャージ・システムのさらなる他の設計例を示す図である。

【図5】提案のチャージ・システムのさらなる他の設計例を示す図である。

【図6】提案のチャージ・システムのさらなる他の設計例を示す図である。

【図7】提案のチャージ・システムのさらなる他の設計例を示す図である。

【図8】提案のチャージ・システムのさらなる他の設計例を示す図である。

【図9】粉砕ツールを備えた提案のエクストルーダー装置の断面図である。

【図10】図９のエクストルーダー装置の平面図である。

【図11】図９の詳細図である。

【図12】図９の他の詳細図である。

【図13】図９のさらなる他の詳細図であり、粒体状の加工材料が描かれている。

【図14】代替的な設計の粉砕ツールを備えた他の設計例のエクストルーダー装置の平面図である。

【図15】螺旋状スクリューを用いた代替的な設計の粉砕ツールを備える例示的な他の実施形態のエクストルーダー装置の断面図である。

【図16A】図１、図２及び図９～図１５の送出装置用の、長手方向に変位可能なスライドの例を示す図である。

【図16B】図１６Ａの他の図である。

【図17A】図１、図２及び図９～図１５の送出装置用の、長手方向に変位可能なスライドの他の例を示す図である。

【図17B】図１７Ａの他の図である。

【図18A】図１、図２及び図９～図１５の送出装置用の、長手方向に変位可能なスライドのさらなる他の例を示す図である。

【図18B】図１８Ａの他の図である。

【図19A】図１、図２及び図９～図１５の送出装置用の、長手方向に変位可能なスライドのさらなる他の例を示す図である。

【図19B】図１９Ａの他の図である。

【図20A】図１７Ａ及び図１７Ｂ並びに図１９Ａ及び図１９Ｂに対応する、少なくとも断面がＬ字状である例のスライドを含む、後退状態のときの送出装置の例の一部を示す断面図である。

【図20B】図２０Ａの例のスライドを含む、長手方向に変位した進展状態のときの送出装置の例の一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１に、縦型エクストルーダー１の形態の、提案のエクストルーダー装置の一設計例を示す。同図には、エクストルーダー・スクリュー２を備える縦型エクストルーダー１の上部領域のみが描かれている。エクストルーダー１は、バンカー３の形態の材料貯留部を備えたチャージ・システムＢに接続されている。バンカー３には、エクストルーダー・スクリュー２に面する端部に、粒体状の加工材料が流れ落ちるのを円滑に行う投入斜面部（Zufuehrrampe）４が設けられている。投入斜面部４は、上部領域がバンカー壁３０１に連結したコンパクトな部位である。

【0026】

（充填）ホッパー５が、エクストルーダー・スクリュー２に直接隣接している。前記粒体状の加工材料は、投入斜面部４から重力の働きによってホッパー５へと運ばれる。投入斜面部４とホッパー５との間には、バンカー壁３０１の開口部８０が存在する。投入斜面部４は、開口部８０の上側境界となる。ホッパー５の上縁部５０１は、水平に広がる送り込みゾーン６と繋がっている。送り込みゾーン６の長さは、バンカー外壁３０１にまで及ぶ。水平に広がるこの送り込みゾーン６は、開口部８０の下側境界となる。

【0027】

開口部８０は、送出装置８を収容する役割を果たし、送出装置８の寸法に対応するように寸法決めされている。送出装置８は、空気圧で又は液圧で又は機械的に又は電動で駆動されるリフトシリンダ８０１、連結ロッド８０２、およびスライド８０３を含む。スライド８０３は、水平に広がる送り込みゾーン６を調節方向Ｖに沿ってエクストルーダー１の充填ゾーンの方向へと案内される。スライド８０３は、前記エクストルーダーの内部に面する側に、投入斜面部４の角度に追従する傾斜面８０３ａを有している。この面８０３ａは、鉛直かつバンカー壁３０１に平行な突き当て面８０３ｂと繋がっている。突き当て面８０３ｂは、少なくとも、加工対象の粒体のサイズに合致する大きさとされる。

【0028】

小型のスクリュー・エクストルーダーの場合には、流れ落ちてきた粒体が、投入斜面部４へと押し返された粒体との関係でコンパクト化されることで、新たな粒体がエクストルーダー・スクリュー２に送り込まれるのを阻む粉体の壁Ｗが形成される可能性がある。送出装置８は、スライド８０３を前進させることにより、粒体が投入斜面部４へと押し返されるのを防ぐ。リフトシリンダ８０１のストロークは、後退状態ではバンカー３から粒体が鉛直に落下できるようにデイメンションが設定されている。後退状態のリフトシリンダ８０１を基準にすると、当該シリンダ８０１のストローク長は、ホッパー５の上縁部５０１とスライド８の突き当て鉛直面８０３ｂとの間の距離に相当する（図２）。送出装置８は、壁Ｗの経路に位置した閉塞物を突き破り、流れ落ちてきた粒体をホッパー５へと積極的に運搬する。

【0029】

このようにして、エクストルーダー１の動作時には、送出装置８が、エクストルーダー・スクリュー２の動作によってホッパー５で送り込み方向Ｚとは逆方向に送り返された加工材料を、バンカー３から流れ落ちてきた加工材料と共に、エクストルーダー・スクリュー２の方向へと運搬する。ホッパー５では、回転するエクストルーダー・スクリュー２の動作によって送り返された加工材料が、バンカー３から追加投入された加工材料と混合される。送出装置８により、既にホッパー５内の粉砕ツール５１で粉砕されて（図９～図１５を参照）且つエクストルーダー・スクリュー２の動作によってホッパー５で送り込み方向Ｚとは逆方向（反対方向－Ｚ）に送り戻された加工材料を、バンカー３から投入された未粉砕の粒体状加工材料と共にエクストルーダー・スクリュー２へと運搬することができる。これにより、エクストルーダー・スクリュー２によって行う必要がある加工材料の圧密化（Verdichtung）が少なくて済み、エクストルーダー・スクリュー２を短く設計することが可能となる。

【0030】

図３は、例示的な他の実施形態を示す詳細図である。図３のプラント部品のうち、図１及び図２と同じものについては、図１及び図２と全て同じ符号で示す。ここでも、バンカー３のうちの、エクストルーダー・スクリュー２に面する端部には、投入斜面部４が設けられている。ここでも、投入斜面部４の下部領域には、開口部８０が設けられている。開口部８０には、送出装置８の一部としての攪拌フック（Ruehrhaken）１０が回転体として取り付けられている。攪拌フック１０は、バンカー壁３０１外部の電動駆動部１０２、およびバンカー３内部のフック１０１からなる。フック１０１の曲折は、投入斜面部４の傾斜に追従している。攪拌フック１０の長さは、送り返された加工材料の壁Ｗの形成に重要な区域にフック１０１が突き出て当該壁Ｗが取り除かれるだけでなく、ホッパー５から送り返された加工材料とバンカー３から流れ落ちてきた加工材料との確実な混合も当該フック１０１によって行われるように設定されている。

【0031】

図４に、投入斜面部４及び開口部８０を有するバンカー３を備えた例示的な他の実施形態を示す。開口部８０には、振動体１１が送出装置８の一部として組み込まれている。振動モータなどの励振部（Anregungseinheit）１１１が、当該励振部１１１に連結したばねエレメント１１２を振動させる。ばねエレメント１１２は、投入斜面部４の開口部８０の軸状部分の中央に導入され、場合によっては、必要なときにのみ導入される（例えば押出工程の定められた時点にて、ばねエレメント１１２が例えば電気モータの制御によって開口部８０で延ばされる）。ばねエレメント１１２の長さは、当該ばねエレメント１１２が壁Ｗの形成に重要な区域に突き出るように選択される。これにより、ばねエレメント１１２は、充填物の中心に位置することになり、形成された又は形成されつつある壁Ｗを、励起された振動によってばらばらにするか又は破壊する。さらに、これにより、ホッパー５から送り返された加工材料とバンカー３から投入された加工材料とを振動するばねエレメント１１２によって混合することが可能となる。

【0032】

図５の例示的な実施形態では、ホッパー５の方向に空気流を生成することが可能な圧縮エアノズル１２が、送出装置８の一部として設けられている。ここでは、投入斜面部４の側壁のうちの、格子が被設された軸状の開口部８０を介して、空気流が投入斜面部４を通過案内される。前記格子は、目幅又は孔径が加工対象の粒体のサイズよりも小さくなるように構成されている。永続的な空気流により、微細粉の侵入が防止される。強力かつ短い空気パルスを追加することにより、送り返された加工材料から形成された又は形成されつつある壁Ｗに力を加えることができる。ここでも、それと同時に、前記空気流、特には追加の前記空気パルスによって既述の混合が達成される。

【0033】

図６に、チャージ・システムＢの例示的な他の実施形態を示す。バンカー壁３０１及び投入斜面部４における電磁コイル（すなわち、ソレノイドコイル）１３により、電場が発生する。当該電場により、流れ落ちてきた粒体に対して重力以外の別の力成分がホッパー５の方向へと加わる。これにより、形成された又は形成されつつある壁Ｗに十分大きな力が加わるので、当該壁Ｗが崩れる。本例は、磁気を有するか又は磁気を帯びることが可能な加工材料の加工が前提となるものの、これに関連して、特には前述した混合を行うことも同じく可能なので、ソレノイドコイル１３も同じく送出装置８の一部と言うことができる。

【0034】

図７に、例示的な他の実施形態を示す。本例では、バンカー３とホッパー５との間の移行領域が可撓性のチューブとして構成されている。当該可撓性のチューブは、回転可能な駆動部材１５によって外部から弾性変形させることが可能な投入斜面部１４を、送出装置８の一部として有している。当該チューブの断面は縮径と拡径を交互に生じているので、流れ落ちてきた粒体を壁Ｗの領域に積極的に押しやることができ、前述した混合をサポートすることが可能となっている。

【0035】

図８の設計例では、外部から駆動される回転チューブ１６が、送出装置８の一部として設けられている。チューブ１６が常に動く、場合によっては常に揺動又は振動することにより、バンカー３から粒体が流れ落ちてくるのが支援される。これにより、壁Ｗの形成が妨げられるだけでなく、ホッパー５から追加で送り返された（場合によっては、回転するエクストルーダー・スクリュー２によってホッパー５から追加で送り返された）加工材料がバンカー３から投入された加工材料と混合されてホッパー５の方向へと再運搬される。

【0036】

図９に、提案のチャージ・システムＢにホッパー５内の粉砕ツール５１を組み合わせた構成を示す。ここでも、エクストルーダー・スクリュー２を備えた縦型スクリュー・エクストルーダー１が描かれている。スクリュー・エクストルーダー１は、チャージ・システムＢに接続されている。チャージ・システムＢは、エクストルーダー・スクリュー２に面する端部が、ホッパー５に連結している。ホッパー５は、エクストルーダー・スクリュー２に直接かつ同軸に突き合わされている。チャージ・システムＢにより、粒体Ｇの形態で存在する加工材料が充填ホッパー５に運ばれる。粉砕ツール５１により、スクリュー・エクストルーダー１の全体的な高さの縮小やスクリュー・エクストルーダー１の長さ／直径の比の削減が支援される。図９～図１５の設計例を参照しながら例示的かつ詳細に後述するが、粉砕ツール５１は、スクリュー・エクストルーダー１の前記送り込みゾーン内の径方向に、好ましくは充填ホッパー５内の径方向に、静止配置又は可動配置されている。

【0037】

図９～図１３に示す設計例では、粉砕ツールとしての円錐状縮径体５１ａの断面が部分円状とされている。円錐状縮径体５１ａは、チャージ・システムＢの径方向反対側に配置されており、かつ、（充填）ホッパー５に着脱可能に連結されている。円錐状縮径体５１ａにより、充填ホッパー５の充填ゾーン５０２のこの場所は、エクストルーダー・スクリュー２の外半径－円錐半径の比が運搬対象の粒体状加工材料の直径の１～１．５倍にしか相当しないようになるまで縮径する（図１１）。流入してきた粒体状の材料Ｇは、充填ホッパー５に落下して、エクストルーダー・スクリュー２で送り出される。充填ホッパー５内の径方向に円錐状縮径体５１ａが配置されていることにより、供給された加工材料がエクストルーダー・スクリュー２のエッジで周方向に周回するだけで、すなわち、エクストルーダー・スクリュー２の回転にしか追従せず、下方へと運ばれないということがなくなる。エクストルーダー・スクリュー２のエッジに存在した粒体状の加工材料の粒は、円錐状縮径体５に当たると、周方向への移動が妨げられるため、軸方向への移動を生じる（図１２）。それと同時に、スクリュー軸２０１とスクリュー羽根２０２との間の空間が極めて小さいので、加工材料は、完全なままで動くことが不可能となって円錐状縮径体５１ａの粉砕エッジ５１１で粉砕される（図１３）。スクリュー軸２０１及び円錐状縮径体５１ａは、加工対象の加工材料に関して適切とされる材料から製作されている。スクリュー軸２０１及び円錐状縮径体５１ａの硬度は、例えば、加工対象の加工材料の硬度以上であるのが望ましい。

【0038】

加工材料が粉砕されることで、充填ホッパー５には微粉塵が蓄積する。この粉塵は、粗い状態の加工材料の嵩密度に起因してスクリューフライト２０３内に生じている空間へと滑り落ちて、当該空間を埋める。これにより、送り込みの段階であって熱的作用がないにもかかわらず、運搬対象の加工材料の圧密化や均質化が既に行われることになる。エクストルーダー１の下方に運ばれる空気も少なくなるので、後続の圧縮ゾーン２Ａで加工材料を高速に溶融することが可能となる。ホッパー長手方向軸心Ｔに沿って連続する圧縮ゾーン２Ａ及び吐出ゾーン２Ｂが顕著に短くなるので、エクストルーダー１が顕著に小型になり、長さ－直径の比を１：１０～１：３にすることが可能となる。

【0039】

図１４に、例示的な他の実施形態を示す。図１４の部品のうち、先行する図と同じものについては、先行する図と全て同じ符号で示す。
図１４に示す例では、粉砕ツール５１として、鉛直方向に延びる壁５１ｂが、円錐状縮径体５１ａと同じくチャージ・システムＢの径方向反対側に設けられている。鉛直方向に延びる壁５１ｂは、円錐状縮径体５１ａと同様の機能を有し、回転するエクストルーダー・スクリュー２の動作により、ホッパー５に存在する加工材料の粒体Ｇの粉砕を当該壁５１ｂにより形成された粉砕エッジ５１１で行う。

【0040】

図１５に、充填ホッパー５の内壁５０２に逆巻き螺旋状ウォーム部５１ｃが粉砕ツール５１（Zerkleinerungswerkzeug）の一部として設けられた、例示的な他の実施形態を示す。スクリュー軸２０１に対する逆巻きの螺旋状ウォーム部５１ｃの逆回転（gegenlaeufige Drehung)により、エクストルーダー・スクリュー２への粒体状加工材料の運び込みや圧密化や粉砕が行われることで、当該材料のなおいっそうの圧密化を実施することが可能になる。

【0041】

原則として、粉砕ツール５１は、少なくとも１つの粉砕エッジ５１１(Zerkleinerungskante)を形成する少なくとも１つの静止側エレメント、および／または少なくとも１つの粉砕エッジ５１１を形成する少なくとも１つの回転側エレメントからなり得る。原則としては、これに代えて又はこれに加えて、回転するエクストルーダー・スクリュー２の動作によって粒体状の加工材料に対して円錐状縮径体（Reduzierungskoerper）５１ａや鉛直方向に延びる壁５１ｂのように少なくとも１つの粉砕エッジ５１１で同様の働きかけを行うリブ又は刃部が、ホッパー５の内壁５０２に着脱可能に及び／又は可動に及び／又は不動に配置されてもよい。

【0042】

本件では、チャージ・システムＢにおける図９～図１５の各粉砕ツール５１を、前述した設計例の送出装置８と組み合わせることが可能である。これにより、各粉砕ツール５１で粉砕されて、エクストルーダー・スクリュー２の動作によってホッパー５で送り込み方向Ｚとは逆方向に送り返された加工材料を、送出装置８により、バンカー３から投入された未粉砕の粒体状加工材料と選択的に混合できると共にエクストルーダー・スクリュー２へと運搬することが可能となる。

【0043】

エクストルーダー１の形態の本提案のエクストルーダー装置は、エクストルーダー・スクリュー２の広範な速度範囲に亘って機能する。結果として、当該エクストルーダー装置は、低速のスクリュー速度を要求する加工材料にも適用可能である。エクストルーダー・スクリュー２の前記送り込みゾーンの温度も、同じく加工材料に依存する。複合材料などの脆性加工材料は、固体状態での粉砕が求められる。純熱可塑性の材料などの靭性加工材料は、各々のガラス転移温度近傍の温度を要求する。使用する加工材料にかかわらず、エクストルーダー・スクリュー２の動作によって送り込み方向Ｚとは逆方向に送り返された既に粉砕済みの加工材料、つまり、例えば粉体状の加工材料を、バンカー３に供給された粒体状の加工材料と共に、送出装置８によってエクストルーダー・スクリュー２の方向へと再運搬することが可能である。これにより、エクストルーダー・スクリュー２に供給された加工材料を大いに圧密化することが可能になるので、製造部品の品質を損なわずとも、エクストルーダー・スクリュー２の構造を小型化することができる。

【0044】

図１６Ａ及び図１６Ｂ、図１７Ａ及び図１７Ｂ、図１８Ａ及び図１８Ｂならびに図１９Ａ及び図１９Ｂは、送出装置８用の長手方向に変位可能なスライド８０３の例示的な４つの異なる設計例の図である。
図１６Ａ～図１９Ｂの各例の違いは、それらの幾何形状である。ただし、図１６Ａ～図１９Ｂの各スライド８０３は、少なくとも中央断面の断面形状がＬ字状であり、かつ、当該各スライド８０３を調節するための調節力が長手方向軸心に沿って加わる連結体（Verbindungskoerper）８０３．１の構成、および連結体８０３．１に隣接して（当該各スライド８０３が送出装置８に適切に装着されたときに）エクストルーダー・スクリュー２の方向に突き出る突き当て部(Rammabschnitt)８０３．２の構成を有している。各突き当て部８０３．２の前側には、窪み８０３０が設けられている。窪み８０３０により、長手方向に変位する進展状態のときの各スライド８０３は、エクストルーダー・スクリュー２に向かって最大限に動くことができる。この進展状態では、先端側に狭い隙間のみが残る。これにより、各スライド８０３の進展状態であっても、エクストルーダー・スクリュー２の回転が妨げられることがない。このとき、窪み８０３０は、エクストルーダー・スクリュー２の直径のネガティブ（Negativ）とされ得る。

【0045】

図１６Ａ～図１９Ｂの各スライド８０３の幅は、ホッパー５の上縁部５０１の領域に設けられた、スライド８０３用の切欠き部５０３(Ausschnitt)の幅に合わせられている。よって、進展状態の各スライド８０３により、バンカー開口部とエクストルーダー・スクリュー２との間に存在するこの切欠き部５０３が完全に埋まる。これにより、加工材料の摩耗粉がスライド８０３の後ろに入り込むことができないようになる（切欠き部５０３の位置に関して図１０も参照されたい）。

【0046】

図１６Ａ及び図１６Ｂの設計例のスライド８０３は、図１及び図２の設計例に従うかたちで、突き当て部８０３．２に傾斜面８０３ａを有している。リサイクルされた加工材料は、この傾斜面８０３ａによってエクストルーダー・スクリュー２の方向へと運ばれると共に、前側の突き当て面８０３ｂ（ここには窪み８０３０が設けられている）によってホッパー５へと戻される。
図１７Ａ及び図１７Ｂの設計例のスライド８０３は、Ｌ字状の構造である。よって、本設計例のスライド８０３は、連結体８０３．１に対して略直交に延びるディスク状の突き当て部８０３．２を有している。突き当て部８０３．２は、狭幅の前側が、斜面;８０３ｂを形成している。

【0047】

一方で、図１８Ａ及び図１８ｂの設計例の突き当て部８０３．２は、高く引き上げられた、つまり、立方体状の、場合によっては立体的な構造とされている。つまり、窪み８０３０が設けられている前側の突き当て面８０３ｂが、図１７Ａ及び図１７ＢのＬ字状のスライド８０３から数倍大きくなっている。さらに、突き当て面８０３ｂは、適切に設置された状態のスライド８０３をエクストルーダー・スクリュー２の方向やエクストルーダー・スクリュー２から離れる方向へと長手方向に変位させることが可能な調節方向Ｖに対して略直交に、スライド８０３の全体的な高さの大部分に亘って延びている。

【0048】

図１９Ａ及び図１９Ｂの設計例のスライド８０３は、少なくとも中央領域の断面がＬ字状とされている。ただし、図１７Ａ及び図１７Ｂの設計例とは違って、図１９Ａ及び図１９Ｂのスライド８０３の長辺には相互に向かい合った側壁８０３ｃ，８０３ｄが形成されており、当該側壁８０３ｃ，８０３ｄ同士は、平行かつ調節方向Ｖと交わるようにして各々延びている。図１９Ａ及び図１９Ｂのスライド８０３には、相互に向かい合った側壁８０３ｃ，８０３ｂによってポケット状の空間８０３１が形成されている。このポケット状の空間８０３１は、図１９Ａ及び図１９Ｂのスライド８０３が送出装置８に適切に設置された状態で、エクストルーダー・スクリュー２側および上側が開口している。つまり、ポケット状の空間８０３１は、互いに向かい合った側壁８０３ｃ，８０３ｂの内面、連結体８０３．１の後壁、および突き当て部８０３．２の上側によって画成されている。突き当て部８０３．２の前側領域では、側壁８０３ｃ，８０３ｄから突き当て面８０３ｂが少なくとも僅かに突出している。

【0049】

図１６Ａ～図１９Ｂに対応する、スライド８０３の図示の各設計例は、例えば射出成形用の金属顆粒、繊維添加顆粒、添加顆粒等の様々な加工材料の加工に有用であることが立証されている。射出成形用の軟質な金属顆粒、特には射出成形用のワックス添加金属顆粒に関して、例えば、図１９Ａ及び図１９Ｂの設計例の側壁８０３ｃ，８０３ｄにより、ワックスの練塊がホッパー５の壁や送り込みゾーン６の壁に付着できないようになることが判明している。

【0050】

図２０Ａ及び図２０Ｂの部分断面図には、図１７Ａ及び図１７Ｂや図１９Ａ及び図１９Ｂ（破線は側壁８０３ｃ）のスライド８０３を送出装置８に適用した様子が示されている。図２０Ａではスライド８０３が後退状態で描かれているのに対し、図２０Ｂではスライド８０３が長手方向に変位した進展状態で描かれている。具体的に述べると、図２０Ｂには、エクストルーダー・スクリュー２までスライド８０３が最大限に後退している様子が描かれており、これは、前側の突き当て面８０３ｂの窪み８０３０によって実現することができる。エクストルーダー・スクリュー２のねじ山部分は、送り返されてきた加工材料をホッパー５へと再運搬するようスライド８０３が調節方向Ｖに沿って最大限に進展させられた状態であっても、少なくとも縁側領域が部分的に窪み８０３０内に収まるため回転することが可能である。
以下、本発明に含まれる態様を記す。
〔態様１〕加工材料を少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する、チャージ・システムであって、
－前記加工材料を送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと導くように構成されたホッパー（５）と、
－前記加工材料を前記ホッパー（５）へと重力で投入する材料貯留部（３）と、
を備える、チャージ・システムにおいて、
前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと再運搬することが可能な送出装置（８）、を備えることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様２〕 態様１に記載のチャージ・システムにおいて、前記送出装置（８）が、回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって、前記ホッパー（５）に送り返された加工材料を、前記材料貯留部（３）から追加投入された加工材料と混合するように構成して、設けられていることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様３〕態様１または２に記載のチャージ・システムにおいて、当該チャージ・システム（Ｂ）が、粒体状の加工材料を、鉛直方向に延在するエクストルーダー・スクリュー（２）に供給するように構成して、設けられていることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様４〕態様３に記載のチャージ・システムにおいて、前記ホッパー（５）が、当該ホッパー（５）に進入した前記粒体状の加工材料の少なくとも一部を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の回転時に粉砕する粉砕ツール（５１）を具備することを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様５〕態様４に記載のチャージ・システムにおいて、前記粉砕ツール（５１）は、前記ホッパー（５）の充填ゾーン（５１０）内に、回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記粒体状の加工材料の粉砕を行う少なくとも１つの粉砕エッジ（５１１）を形成していることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様６〕態様５に記載のチャージ・システムにおいて、前記少なくとも１つの粉砕エッジ（５１１）が、前記粉砕ツール（５１）の円錐状縮径体（５１ａ）、前記粉砕ツール（５１）のうちの、ホッパー長手方向軸心（Ｔ）に沿って延びる壁（５１ｂ）、または前記粉砕ツール（５１）のうちの、前記ホッパー長手方向軸心（Ｔ）回りに螺旋状に少なくとも一部延びる壁（５１ｃ）に設けられていることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様７〕態様４から６のいずれか一態様に記載のチャージ・システムにおいて、前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に、前記ホッパー（５）に送り返され、前記送出装置（８）で粉砕された加工材料を、前記材料貯留部（３）から投入された未粉砕の粒体状加工材料と共に前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと運搬することが可能であることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様８〕態様１から７のいずれか一態様に記載のチャージ・システムにおいて、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬するために、前記送出装置（８）が長手方向に変位可能なスライド（８０３）を含むことを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様９〕態様８に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）の断面が、Ｌ字状であることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様１０〕態様８または９に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する突き当て部（８０３．２）を有しており、当該突き当て部（８０３．２）が、前記エクストルーダー・スクリュー（２）に面する前側に、窪み（８０３０）を有していることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様１１〕態様８から１０のいずれか一態様に記載のチャージ・システムにおいて、前記スライド（８０３）は、当該スライド（８０３）を長手方向に変位させることが可能な調節方向（Ｖ）に対して横方向に各々延びる２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）を有しており、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）が、当該２つの側壁（８０３ｃ，８０３ｄ）間に空間（８０３１）を形成していることを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様１２〕態様１から１１のいずれか一態様に記載のチャージ・システムにおいて、前記送出装置（８）が、前記加工材料を前記エクストルーダー・スクリュー（２）の方向へと運搬する少なくとも１つの圧縮エアノズル（１２）及び／又は少なくとも１つのソレノイドコイル（１３）を含むことを特徴とする、チャージ・システム。
〔態様１３〕少なくとも１つのエクストルーダー・スクリュー（２）と、
態様１から１２のいずれか一態様に記載の少なくとも１つのチャージ・システム（Ｂ）と、
を備える、エクストルーダー装置。
〔態様１４〕態様１から１２のいずれか一態様に記載の少なくとも１つのチャージ・システム（Ｂ）を備える、３Ｄプリント装置。
〔態様１５〕 加工材料をエクストルーダー・スクリュー（２）に供給する方法であって、
－材料貯留部（３）からの加工材料が重力の働きでホッパー（５）へと投入されて、当該ホッパーにより、前記加工材料が送り込み方向（Ｚ）に沿って前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと送られて、
－回転する前記エクストルーダー・スクリュー（２）の動作によって前記送り込み方向（Ｚ）とは逆方向に移動した加工材料が、前記材料貯留部（３）からの加工材料と共に送出装置（８）によって前記エクストルーダー・スクリュー（２）へと再運搬される、方法。

【符号の説明】

【0051】

１ エクストルーダー
１０ 攪拌フック
１０１ フック
１０２ 把持部
１１ 振動装置
１１１ 励振部
１１２ プッシュロッド
１２ 圧縮エアノズル
１３ ソレノイドコイル
１４ 投入斜面部を有する可撓性のチューブ
１５ 駆動部材
１６ 回転チューブ
２ エクストルーダー・スクリュー
２０１ スクリュー軸
２０２ スクリュー羽根
２０３ スクリューフライト
２Ａ 圧縮ゾーン
２Ｂ 吐出ゾーン
３ バンカー（材料貯留部）
３０１ バンカー壁
４ 投入斜面部
５ ホッパー
５０１ ホッパーの上縁部
５０２ 内壁
５０３ 切欠き部
５１ 粉砕ツール
５１０ 充填ゾーン
５１１ 粉砕エッジ
５１ａ （円錐状）縮径体
５１ｂ 鉛直方向に延びる壁
５１ｃ 螺旋状に延びる壁／螺旋状ウォーム部
６ 水平に広がる送り込みゾーン
７ 開口部
８ 送出装置
８０ 開口部
８０１ リフトシリンダ
８０２ 連結ロッド
８０３ スライド
８０３．１ （後壁又は傾斜面を有する）連結体
８０３．２ 突き当て部
８０３０ 窪み
８０３１ 空間
８０３ａ 傾斜面
８０３ｂ 突き当て面
８０３ｃ，８０３ｄ 側壁
Ｂ チャージ・システム
Ｇ 粒体
Ｔ ホッパー軸心
Ｖ 調節方向
Ｗ 壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図20A】

【図20B】