Die Erfindung betrifft eine Wachsschalungs-Herstellvorrichtung zum Herstellen einer Wachsschalung für den Betonguss. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Wachsschalung für den Betonguss. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betongussteilfertigungsanlage sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Betonbauteils.

Als Wachse werden sowohl Naturwachse als auch industriell gefertigte Wachse verstanden. Dazu zählen insbesondere tierische Wachse, pflanzliche Wachse, Mineralwachse, Erdölwachse und synthetische Wachse. Wachse sind für gewöhnlich bei 20°C knetbar, fest bis brüchig hart, grob- bis feinkristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig, über 40 °C ohne Zersetzung schmelzend, schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig niedrigviskos, stark temperaturabhängig in Konsistenz und Löslichkeit und unter leichtem Druck polierbar.

Eine Schalung ist ein flächenabschließendes und für den Beton bis zu seiner Erhärtung als Auflager dienendes, meist temporäres Bauteil, welches es ermöglicht, Betonteile in der gewünschten Form im Rahmen der gewählten Herstellungstoleranzen zu fertigen. Die Herstellung von präzisen freigeformten Betonbauteilen erfordert zumeist Sonderschalungen. Diese sind für gewöhnlich aus Holz, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS), Polylactide (PLA), Polyvinylalkohol (PVAL oder PVOH), Polyurethan (PU) oder Polystyrol (PS) gefertigt. Das Schalungsmaterial kann in den meisten Fällen aufgrund einer erforderlichen Beschichtung nicht recycelt werden. Zudem sind die Toleranzabweichungen der meisten Sonderschalungen für die Herstellung von Präzisionsfertigteilen nicht zufriedenstellend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden.

Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Wachsschalungs-Herstellvorrichtung zum Herstellen einer Einheit zum Erhitzen des Wachses auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses, (b) einer Mischeinheit, die ausgebildet ist zum Einmischen von Gas in das Wachs, sodass ein Wachs-Gas-Gemisch entsteht, (c) einer Düse, die in Strömungsrichtung hinter der Mischeinheit angeordnet ist und zum schichtweisen Aufträgen des Wachs-Gas- Gemischs auf ein Substrat ausgebildet ist, (d) Positioniersystem zum Positionieren der Düse relativ zu dem Substrat und (e) einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, das Positioniersystem zum Positionieren der Düse relativ zu dem Substrat zu steuern, sodass die Wachsschalung entsteht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Gaseinschlüsse einer aus einem Wachs-Gas-Gemisch hergestellten Wachsschalung dazu führen, dass die Wachsschalung während und nach der Fertigung weniger schwindet und somit auch einen geringeren Verzug aufweist. Anders ausgedrückt kann die Maßhaltigkeit der Wachsschalung sehr hoch sein. Die Gaseinschlüsse haben außerdem zur Folge, dass die Wachsschalung aufgrund der thermisch isolierenden Wirkung der Gaseinschlüsse weniger stark erwärmt wird, wenn die Wachsschalung bei der Fertigung eines Betonbauteils der Hydrationswärme des Betons ausgesetzt ist. Dies begünstigt auch die Festigkeit der Wachsschalung während der Betonbauteilfertigung. Vorteilhaft ist zudem, dass der Materialverbrauch an Wachs durch die Verwendung eines Wachs-Gas-Gemischs reduziert wird.

Vorteilhaft ist außerdem, dass die Wachsschalungen aufgrund der Wiederverwendbarkeit des Wachses durch Einschmelzen ökologisch und zugleich sehr ökonomisch sind. Die mit der erfindungsgemäßen Wachsschalungs- Herstellvorrichtung hergestellten Wachsschalungen weisen keine Risse oder Lunker auf. Zudem sind sie sehr stabil, sodass die Wachsschalungen insbesondere für die Fertigung von Betonbauteilen aus ultrahochfestem Beton (IIHPC) geeignet sind.

Unter einem Substrat wird insbesondere eine Grundplatte, abgelegtes Wachs-Gas- Gemisch oder ein zu bedruckender Grundkörper verstanden. Unter einem Gas wird ein Reinstoff, insbesondere Kohlenstoffdioxid, oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft, verstanden.

Bevorzugt liegt die Glasübergangstemperatur des Wachses oberhalb von 40 °C. Vorzugsweise liegt die Erstarrungstemperatur des Wachses oberhalb von 50 °C, besonders bevorzugt über 60 °C. Die Bestimmung der Erstarrungstemperatur kann gemäß DIN ISO 2207 erfolgen.

Bevorzugt beträgt die Druckfestigkeit des Wachses bei 20 °C mehr als 0,25 N/mm ² . Vorteilhafterweise beträgt die Druckfestigkeit des Wachs-Gas-Gemischs bei 20 °C zumindest die Hälfte der Druckfestigkeit des Wachses bei 20 °C. Vorzugsweise beträgt der E-Modul des Wachses bei Druckbelastung bei 20 °C mehr als 25 N/mm ² , bevorzugt mehr als 500 N/mm ² , insbesondere mehr als 1000 N/mm ² , besonders bevorzugt mehr als 2000 N/mm ² . Bevorzugt liegt der Tropfpunkt des Wachses oberhalb von 80°C, insbesondere oberhalb von 150 °C.

Vorgesehen sein kann, dass ein Wachs genutzt werden kann, das aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wachs ausschließlich nachwachsende Rohstoffe umfasst. Denkbar ist auch, dass das Wachs zumindest zu 50 %, insbesondere zu 90%, vorzugsweise zu 100 % aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht. Nachwachsende Rohstoffe für das Wachs können beispielsweise pflanzenbasierte Wachse wie Sojawachs, Palmölwachs, Kokusnussöl-Wachs und/oder Rapsölwachs sein. Hierbei ist die Aufzählung als nicht abschließend zu verstehen.

Vorzugsweise enthalten das Gas und/oder das Wachs-Gas-Gemisch einen Füllstoff, insbesondere einen mineralischen und/oder organischen Füllstoff. Alternativ oder ergänzend dazu ist die Mischeinheit ausgebildet zum Zumischen von einem Füllstoff, insbesondere einem mineralischen und/oder organischen Füllstoff, in das Wachs und/oder in das Wachs-Gas-Gemisch. Als Füllstoff können beispielsweise Calciumsilikathydrat, Calciumcarbonat, Kalksteinmehl, Talkumund/oder Rohzellulose verwendet werden. Der Füllstoff ist insbesondere so gewählt, dass er die Druckfestigkeit des Wachs-Gas-Gemischs erhöht und/oder zumindest eine thermische und/oder mechanische Matenaleigenschaft des Wachs-Gas-Gemischs verbessert.

Bevorzugt weist die Schmelzeinheit ein Heizelement, insbesondere in Form einer Heizpatronen, eines Heizbandes, eines Wärmetauschers, eines Durchlauferhitzers, eines Heizmediums, eines Tauchsieder oder dergleichen, auf oder bildet dieses.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schmelzeinheit in der Mischeinheit oder in Strömungsrichtung vor der Mischeinheit angeordnet ist. Wenn die Schmelzeinheit in Strömungsrichtung vor der Mischeinheit ist, weist die Schmelzeinheit vorzugsweise eine Öffnung zur Aufnahme von Wachs auf. Wenn die Schmelzeinheit in der Mischeinheit angeordnet ist, weist die Mischeinheit vorzugsweise eine Öffnung zur Aufnahme von Wachs auf.

Bevorzugt weist die Mischeinheit einen Gaseinlass auf, über den Gas zuführbar ist. Vorzugsweise ist der Gaseinlass in Fluidverbindung mit einem Ventilator und/oder einem Gasverdichter. Alternativ oder ergänzend dazu ist an dem Gaseinlass eine Düse angeordnet oder der Gaseinlass bildet diese. Vorzugsweise ist die Düse steuerbar. Bevorzugt ist die Düse mit einem Druckbehälter verbunden, der ein komprimiertes Gas enthält.

Vorzugsweise ist zwischen der Schmelzeinheit und der Mischeinheit und/oder zwischen der Mischeinheit und der Düse ein Förderschlauch angeordnet. Bevorzugt ist der Förderschlauch beheizt. Es besteht die Möglichkeit an dem Förderschlauch eine Fördervorrichtung anzuordnen, die dazu eingerichtet ist, die Förderung des Wachses und/oder des Wachs-Gas-Gemischs durch den Förderschlauch zu unterstützen. Die Fördervorrichtung kann beispielsweise eine Pumpe, ein Extruder oder ein Verdichter sein. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Förderung des Wachses durch den Druck in der Schmelzeinheit und/oder in der Mischeinheit unterstützt werden. Es besteht auch die Möglichkeit die Schmelzeinheit und die Mischeinheit und/oder die Mischeinheit und die Düse so zueinander anzuordnen, dass keine Förderschläuche erforderlich sind. Vorzugsweise sind dazu die Schmelzeinheit in oder über der Mischeinheit und die Mischeinheit über der Düse angeordnet, sodass die Förderung des Wachses und/oder des Wachs-Gas- Gemischs durch die Gravitation unterstützt wird und keine Fördervorrichtung erforderlich ist. Bevorzugt weisen die Schmelzeinheit, die Mischeinheit und die Düse ein gemeinsames Gehäuse auf. Vorzugsweise ist das Positioniersystem dazu eingerichtet, die Schmelzeinheit, die Mischeinheit und die Düse aufzunehmen und relativ zu dem Substrat gemeinsam zu positionieren. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Positioniersystem zum gemeinsamen Positionieren der Schmelzeinheit, der Mischeinheit und der Düse relativ zu dem Substrat zu steuern.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit zum Einstellen eines Massestroms der Düse eingerichtet. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Düse relativ zu dem Substrat verändert wird und zugleich die Strangbreite des strangförmig durch die Düse extrudierten Wachs-Gas-Gemischs gleich bleiben soll. Zudem kann der Massestrom auf Null gesetzt werden, wenn die Position der Düse relativ zu dem Substrat verändert werden soll, ohne dass zeitgleich eine Extrusion des Wachs-Gas-Gemischs erfolgen soll. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Fördervorrichtung so anzusteuern, dass der Massestrom an der Düse einem vorgebbaren Massestrom entspricht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Mischeinheit (a) eine Mischkammer mit einer Temperierfläche, (b) eine Temperiervorrichtung, die eingerichtet ist zum Temperieren der Temperierfläche auf eine Temperier-Temperatur, sodass das Wachs-Gas-Gemisch an der Temperierfläche der Mischkammer temperiert wird, und (c) ein Abschabelement zum Abschaben des Wachs-Gas-Gemischs von einer Abschabwand der Mischkammer und/oder von der Temperierfläche der Mischkammer aufweist. Vorzugsweise ist die Abschabwand eine Außenwand der Mischkammer. Bevorzugt unterschreitet die Temperatur des Wachses und/oder des Wachs-Gas-Gemischs während des Temperierens nicht die Erstarrungstemperatur des Wachses. Alternativ unterschreitet die Temperatur des Wachses und/oder des Wachs-Gas-Gemischs während des Temperierens nicht eine Mindesttemperatur, die vorzugsweise maximal 20 °C, bevorzugt maximal 10 °C, insbesondere maximal 5 °C, besonders bevorzugt maximal 2 °C unter der Erstarrungstemperatur des Wachses liegt. Vorzugsweise ist die Mischkammer rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch, ausgeführt. Die Mischkammer kann auch eine offene Seite aufweisen, die vorzugsweise verschließbar ausgeführt ist.

Vorzugsweise bildet die Temperierfläche eine Abschabwand der Mischkammer oder einen Teil einer Abschabwand der Mischkammer. Die Abschabwand kann insbesondere eine Außenwand, eine Seitenwand und/oder eine Innenwand der Mischkammer sein. Vorteilhafterweise bildet die Temperierfläche eine Außenwand der Mischkammer oder einen Teil einer Außenwand der Mischkammer. Bevorzugt weist die Mischeinheit eine Temperiervorrichtung auf, das an der Temperierfläche angeordnet ist oder diese ausbildet. Bevorzugt ist die Schmelzeinheit die Temperiervorrichtung. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Temperiervorrichtung ein Heizelement und/oder einen Kühlelement sein, insbesondere ein Heizmedium, ein Kühlmittel, ein Heizband, ein Wärmetauscher oder eine Heizpatronen. Das Abschabelement ist vorzugsweise um eine Drehachse drehbar in der Mischkammer angeordnet.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine 2-stufige Kühlung aufweist. Mit anderen Worten, kann die Vorrichtung zusätzlich zur Schmelzeinheit beziehungsweise zur Temperiervorrichtung eine zweite Temperiervorrichtung aufweisen. Vorgesehen sein kann, dass die Temperiervorrichtung weiterhin in der Mischeinheit angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Wachs-Gas- Gemisch zunächst in der Mischeinheit durch die Temperiervorrichtung heruntergekühlt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Temperiervorrichtung in der Mischeinheit das Wachs auf eine Temperatur oberhalb eines Kristallisationspunkts herunterkühlt. Als Kristallisationspunkt kann der Punkt verstanden werden bei dem eine Änderung vom amorph-flüssigen Zustand des Gemisches in den kristallinen Zustand erfolgt. Mit anderen Worten liegt die Temperatur des Gemisches beim Kristallisationspunkt oberhalb der Temperatur des Erstarrungspunkts und unterhalb der Temperatur des Tropfpunkts. Dies hat den Vorteil, dass ein verbesserter Transport von der Temperiervorrichtung in der Mischeinheit zur Düse möglich ist und ausreichend Stabilität besitzt um lagenweise übereinander abgelegt werden zu können. Vorgesehen sein kann, dass die zweite Temperiervorrichtung, welche in der Düse angeordnet sein kann, dass Wachs-Gas-Gemisch auf den Kristallisationspunkt herunterkühlt.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Wachs in der Mischeinheit geschmolzen wird und mit Gas zu einem Wachs-Gas-Gemisch vermengt wird und mittels der Temperiervorrichtung auf eine Temperatur oberhalb des Kristallisationspunktes heruntergekühlt wird. Weiter wird das Wachs-Gas-Gemisch unteranderem zur Düse transportiert, wobei das Wachs-Gas-Gemisch in der Düse weiter heruntergekühlt wird. Vorzugsweise wird das Wachs-Gas-Gemisch in der Düse durch die zweite Temperiervorrichtung auf den Kristallisationspunkt heruntergekühlt. Optional kann die Temperiervorrichtung auch ein Heizelement aufweisen, sodass das Wachs-Gas Gemisch auf den Kristallisationspunkt erwärmt werden kann. Insbesondere wird mittels der zweiten Temperiervorrichtung die Temperatur des Wachs-Gas-Gemischs bei der Düse auf den Kristallisationspunkt eingestellt.

Das Abschabelement ist bevorzugt als Mischelement ausgebildet, das dazu eingerichtet ist, Gas in das Wachs einzumischen. Alternativ oder ergänzend dazu kann in der Mischkammer ein separates Mischelement angeordnet sein. Es besteht auch die Möglichkeit die Mischeinheit ohne Mischelement auszuführen.

Das Einmischen eines vorgebbaren Gasanteils in das Wachs, sodass ein Wachs- Gas-Gemisch entsteht, kann dann beispielsweise durch einen ausreichenden Gasdruck in der Mischkammer erreicht werden.

Das Abschabelement kann beispielsweise ein Rührarm sein, der vorzugsweise korrespondierend zu der rotationssymmetrischen und/oder zylindrischen Mischkammer ausgebildet ist. Vorzugsweise entspricht der Außendurchmesser des Rührarms in etwa dem Innendurchmesser der rotationssymmetrischen und/oder zylindrischen Mischkammer.

Unter einem Abschaben wird ein schabendes Entfernen von der Oberfläche oder Abkratzen verstanden. Dabei kann auch ein Teil des Wachs-Gas-Gemischs als Rückstand auf der Oberfläche Zurückbleiben. Vorzugsweise beträgt ein minimaler Abstand zwischen der Abschabwand der Mischkammer und dem Abschabelement bei der Drehung des Abschabelements um die Drehachse höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,1 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,01 mm. Vorzugsweise beträgt ein maximaler Abstand zwischen der Abschabwand der Mischkammer und dem Abschabelement bei der Drehung des Abschabelements um die Drehachse höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,1 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,01 mm. Durch einen möglichst kleinen Abstand zwischen der Abschabwand der Mischkammer und dem Abschabelement bei der Drehung des Abschabelements um die Drehachse wird sichergestellt, dass beim Abschaben des Wachs-Gas-Gemischs möglichst wenig Wachs-Gas-Gemisch an der Abschabwand der Mischkammer als Rückstand zurückbleibt.

Vorzugsweise ist das Positioniersystem ein Roboter, ein Portalsystem oder eine Kombination aus dem Roboter und dem Portalsystem. Bevorzugt weist der Roboter und/oder das Portalsystem zumindest drei Achsen, bevorzugt zumindest vier, insbesondere zumindest fünf, besonders bevorzugt sechs Achsen, besonders bevorzugt zumindest sieben Achsen auf. Bevorzugt weist das Positioniersystem eine Befestigungsvorrichtung oder einen Greifer auf, die oder der dazu eingerichtet ist, eine Düse und/oder ein Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung aufzunehmen. Vorzugsweise ist das Positioniersystem dazu eingerichtet, die Düse und/oder das Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung automatisch aufzunehmen und/oder automatisch abzulegen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wachsschalungs- Herstellvorrichtung (a) einen Kühler, der angeordnet ist zum Kühlen von bereits abgelegtem Wachs-Gas-Gemisch, und/oder (b) eine Aufwärmvorrichtung, die angeordnet ist zum Aufwärmen von bereits abgelegtem Wachs-Gas-Gemisch, aufweist. Als Kühler und/oder Aufwärmvorrichtung kann beispielsweise ein Ventilator, ein mit Luft durchströmter Schlauch mit einer Austrittsöffnung, ein Wärmestrahler und/oder ein Infrarotstrahler vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist der Kühler und/oder die Aufwärmvorrichtung auf eine vorgebbare Winkelposition ausrichtbar. Die Steuereinheit ist vorzugsweise ausgebildet, um ein Steuersignal an den Kühler und/oder die Aufwärmvorrichtung zu senden, sodass die Kühlung des Kühlers und/oder der Aufwärmvorrichtung so verändert wird, dass sich der Weg des Kühlers/oder der Aufwärmvorrichtung an einer Position befindet, in der sich die Düse nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne nach der Sendung des Steuersignals befinden wird. Alternativ oder ergänzend dazu ist der Kühler und/oder die Aufwärmvorrichtung an einem separaten Positioniersystem angeordnet, das eingerichtet ist, den Kühler und/oder die Aufwärmvorrichtung in eine Position zu bewegen, in der sich in der Wirkrichtung des Kühlers/oder Aufwärmvorrichtung eine Position befindet, in der sich die Düse nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne befinden wird. Mit einem Kühler kann das abgelegte Wachs-Gas-Gasgemisch abgekühlt werden, sodass eine ausreichende Festigkeit aufweist, sodass das Aufträgen von neuem Wachs-Gas-Gemisch auf das abgelegte Wachs-Gas-Gemisch erfolgen kann.

Mit einer vorzugsweise vorhandenen Aufwärmvorrichtung kann das abgelegte Wachs-Gas-Gemisch erwärmt werden, sodass eine ausreichende Haftung von neu aufzutragendem Wachs-Gas-Gemisch an dem bereits abgelegten Wachs-Gas- Gemisch sichergestellt ist. Vorzugsweise wird das bereits abgelegte Wachs-Gas- Gemisch dabei nicht über die Erstarrungstemperatur des Wachses hinaus erwärmt.

Bevorzugt ist die Mischeinheit eingerichtet, dem Wachs einen vorgebaren Gasanteil beizumischen. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit eingerichtet zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten: (a) Erfassen eines Soll-Gasanteils, (b) Ansteuern der Mischeinheit, sodass sich beim Einmischen von Gas in das Wachs ein Wachs-Gas-Gemisch mit einem Gasanteil bildet, der dem Soll- Gasanteil entspricht. Vorzugsweise erfasst die Steuereinheit dazu die Position der Düse relativ zu dem Substrat und erfasst den Soll-Gasanteil an dieser Position. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Steuereinheit den großen Soll-Gasanteil aus einer CAM-Datei oder einem CAM-Programm auslesen.

Bevorzugt ist der Soll-Gasanteil für die Fertigung von Konturoberflächen geringer als für die Fertigung von Stützstrukturen. Unter Konturoberflächen werden solche Oberflächen verstanden, die bei der Fertigung eines Betonbauteils mit dem Beton in Kontakt kommen. Als Stützstrukturen werden solche Strukturen verstanden, die sich im Bauteilinneren befinden (Infill) und/oder bei der Herstellung eines Betonbauteils nicht mit dem Beton in Kontakt kommen. Vorzugsweise weist die Mischeinheit einen Sensor zum Erfassen des Gasanteils des Wachs-Gas-Gemischs auf. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Mischeinheit in Abhängigkeit von Sensordaten zu steuern. Dabei kann insbesondere durch die Rückkopplung der Sensordaten eine Regelung der Mischeinheit erfolgen.

Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Schmelzeinheit zum Erhitzen des Wachses auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses zu steuern.

Vorzugsweise beträgt der vorgebbare Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch und/oder der tatsächliche Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch mindestens 10 Vol.-%, bevorzugt mindestens 20 Vol.-%. Vorzugsweise beträgt der vorgebbare Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch und/oder der tatsächliche Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch für die Fertigung von Stützstrukturen mindestens 20 Vol.-%, bevorzugt mindestens 40 Vol.-%.

Vorzugsweise beträgt der vorgebbare Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch und/oder der tatsächliche Gasanteil in dem Wachs-Gas-Gemisch für die Fertigung von Konturoberflächen höchstens Vol. -40%, insbesondere höchstens 30 Vol.-%, besonders bevorzugt höchstens Vol. -20%.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wachsschalungs- Herstellvorrichtung zumindest ein Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung aufweist und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, (i) einen Bearbeitungspfad für eine spanende Nachbearbeitung der Wachsschalung zu erfassen und (ii) das Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung zu steuern, sodass eine spanende Nachbearbeitung der Wachsschalung erfolgt. Eine spanende Nachbearbeitung kann unter anderem durch Fräsen, Drehen, Bohren, Schleifen, Schneiden, Erodieren, Honen und/oder Läppen erfolgen. Als Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung können dazu unter anderem ein Fräser, ein Bohrer, eine Schleifscheibe, eine Reibahle oder dergleichen vorgesehen sein. Vorzugsweise wird durch die Nachbearbeitung eine Abweichung der Wachsschalung zu einem Soll-Modell verringert und/oder ein abweichendes Merkmal der Wachsschalung hinzugefügt und/oder verändert. Gemäß einem weiteren Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine Betongussteilfertigungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Wachsschalungs- Herstellvorrichtung und einer Betonzuführvorrichtung zum Gießen von Beton in die Wachsschalung. Der Abstand der Wachsschalungs-Herstellvorrichtung zu der Betonzuführvorrichtung beträgt bevorzugt höchstens 10 km, besonders bevorzugt höchstens 1 km.

Gemäß einem weiteren Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wachsschalung für den Betonguss mit den Schritten: (a) Temperieren des Wachses in einer Schmelzeinheit Soll-Temperatur, die über einer Erstarrungstemperatur des Wachses liegt, (b) Zumischen von Gas in das Wachs in einer Mischeinheit, sodass ein Wachs-Gas-Gemisch entsteht, und (c) schichtweises Aufträgen des Wachs-Gas-Gemischs auf ein Substrat, sodass die Wachsschalung entsteht. Das schichtweise Aufträgen des Wachs-Gas-Gemischs auf das Substrat erfolgt bevorzugt automatisch. Unter Temperieren ist ein Erwärmen, ein Abkühlen oder eine Kombination von Erwärmen und Abkühlen zu verstehen. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, das Wachs und/oder das Wachs-Gas-Gemisch zunächst in einer Schmelzeinheit auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses zu erhitzen und anschließend das Wachs und/oder das Wachs-Gas-Gemisch abzukühlen, wobei die Temperatur des Wachses und/oder die Temperatur des Wachs-Gas-Gemischs die Erstarrungstemperatur des Wachses nicht unterschreitet.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den weiteren Schritt: Zumischen von Füllstoffen, insbesondere mineralischen Füllstoffen in das Wachs und/oder in das Wachs-Gas-Gemisch.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zumischen von Gas in das Wachs zeitgleich mit dem Temperieren des Wachses erfolgt. Zeitgleich bedeutet, dass an zumindest einem Zeitpunkt des Temperierens auch das Zumischen von Gas in das Wachs erfolgt. Bevorzugt erfolgt das Temperieren des Wachses an zumindest der Hälfte der Zeitpunkte, zu denen das Zumischen von Gas in das Wachs erfolgt. Alternativ oder ergänzend dazu kann das Zumischen von Gas auch vor und/oder nach dem Temperieren des Wachses erfolgen. Vorzugsweise umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt: Abschaben des Wachs-Gas-Gemischs von einer Temperierfläche der Mischeinheit mithilfe eines Abschabelements. Die Temperierfläche ist eine temperierte Fläche der Mischeinheit. Das Abschabelement dient zum Abschaben des Wachs-Gas-Gemischs von der Temperierfläche der Mischkammer und kann beispielsweise als Rührarm ausgeführt sein.

Bevorzugt liegt eine Auftrag-Temperatur des Wachs-Gas-Gemischs beim Aufträgen des Wachs-Gas-Gemischs auf das Substrat maximal 35 °C, vorzugsweise maximal 20 °C, besonders vorzugsweise maximal 10 °C, insbesondere bevorzugt maximal 5 °C, höchst vorzugsweise maximal 2 °C unter der Erstarrungstemperatur des Wachses. Durch eine Auftrag-Temperatur, die unter der Erstarrungstemperatur des Wachses liegt, wird gewährleistet, dass das Wachs-Gas-Gemisch eine ausreichende Festigkeit aufweist. Alternativ oder ergänzend dazu liegt die Auftrag-Temperatur des Wachs-Gas-Gemischs beim Aufträgen des Wachs-Gas-Gemischs auf das Substrat maximal 10 °C, bevorzugt maximal 5 °C, besonders bevorzugt maximal 2 °C über der Erstarrungstemperatur des Wachses. Eine Auftrag-Temperatur, die über der Erstarrungstemperatur des Wachses liegt, kann vorteilhaft sein, um insbesondere die Fließfähigkeit und/oder die Haftungseigenschaften des Wachs-Gas-Gemischs beim Aufträgen zu verbessern. Eine möglichst geringere Abweichung der Auftrag- Temperatur des Wachs-Gas-Gemischs zu der Erstarrungstemperatur des Wachses ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Schwindung des Wachs-Gas-Gemischs nach dem Aufträgen und damit auch der Verzug der Wachsschalung minimiert wird. Die Auftrag-Temperatur kann an verschiedenen Orten und/oder zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedliche Werte annehmen, sodass die Auftrag-Temperatur insbesondere im Laufe des Fertigungsprozesses zeitweise über der Erstarrungstemperatur und zeitweise unter der Erstarrungstemperatur liegen kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt: spanende Nachbearbeitung der Wachsschalung durch Fräsen, Drehen, Bohren, Schleifen, Schneiden, Erodieren, Honen und/oder Läppen. Vorzugsweise enthält ein Soll-Modell ein vorgegebenes Modell der Wachsschalung mit sämtlichen Merkmalen und Maßen und gegebenenfalls Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit bestimmter Oberflächen. Bevorzugt wird das Soll-Modell der Wachsschalung auf einem digitalen Speicher zur Verfügung gestellt. Der digitale Speicher kann eine Festplatte, ein USB-Stick, eine Speicherkarte, ein Server oder dergleichen sein. Vorzugsweise ist eine Steuereinheit dazu eingerichtet, dieses Soll-Modell auszulesen und daraus einen Bewegungspfad für eine spanende Nachbearbeitung zu erstellen, sodass die Abweichung der Wachsschalung zu dem Soll-Modell verringert wird und/oder ein abweichendes Merkmal der Wachsschalung hinzugefügt und/oder verändert wird. Alternativ oder ergänzend dazu enthält das Soll-Modell selbst einen Bewegungspfad für eine spanende Nachbearbeitung. Abweichende Merkmale sind Merkmale, die die Wachsschalung vor der Nachbearbeitung von dem Soll-Modell unterscheiden, zum Beispiel Bohrungen, Gewinde, Passungen, maßliche Abweichungen oder vorgegebene Oberflächenbeschaffenheiten. Die spanende Nachbearbeitung kann auch zum Glätten einer Oberfläche, insbesondere einer Konturoberfläche dienen.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die zusätzlichen Schritte: (a) Abkühlen der Wachsschalung auf eine Raumtemperatur und (b) Wärmebehandeln zumindest einer Oberfläche durch Tempern. Unter Raumtemperatur wird die Temperatur eines Raumes verstanden, in dem die Wachsschalung abkühlt. Vorzugsweise beträgt die Raumtemperatur mehr als 15 °C und weniger als 25 °C. Das Abkühlen kann sowohl aktiv als auch passiv erfolgen. Beispielsweise kann das Abkühlen an der Raumluft, in Wasser, in einem anderen Fluid und/oder durch Ventilatoren und/oder Kühlmittel unterstützt erfolgen. Unter Tempern wird verstanden, dass die Wachsschalung nach dem Abkühlen auf eine Temper-Temperatur erwärmt wird, die in etwa der Glasübergangstemperatur des Wachses entspricht. Dadurch wird die Kristallinität der Wachsschalung erhöht. Vorzugsweise beträgt die betragliche Abweichung der Temper-Temperatur von der Glasübergangstemperatur des Wachses höchstens 10 °C, bevorzugt höchstens 5 °C, besonders bevorzugt höchstens 2 °C.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht das Beschichten zumindest einer Oberfläche vor. Durch das Beschichten kann beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit und/oder die Härte der Wachsschalung verbessert werden. Dazu sind insbesondere Kunststoffbeschichtungen mit glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder Polyurethan geeignet. Gemäß einem weiteren Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Betonbauteils mit den Schritten: (a) Herstellen einer Wachsschalung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Wachsschalung für den Betonguss, und (b) Befüllen der Wachsschalung mit Beton, sodass ein Betonbauteil entsteht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht das Herausschmelzen eines Verdrängungskörpers der Wachsschalung aus dem Betonbauteil vor. Unter einem Verdrängungskörper wird eine Teilstruktur der Wachsschalung verstanden, die nach dem Betongießen im Wesentlichen innerhalb des Betonbauteils eingeschlossen ist.

Bevorzugt umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: (a) Trennen der Wachsschalung von dem Betonbauteil, und (b) erneutes Befüllen der Wachsschalung mit Beton, sodass ein weiteres Betonbauteil entsteht. Vorzugsweise kann die Wachsschalung also zum Herstellen mehrerer Betonbauteile verwendet werden, die bevorzugt eine gleichbleibende Maßhaltigkeit aufweisen. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Wachsschalung eingeschmolzen werden und/oder das Wachs der Wachsschalung als Ausgangsmaterial für die Fertigung einer neuen Wachsschalung verwendet werden. Diese neue Wachsschalung kann die gleiche Geometrie wie die bisherige Wachsschalung aufweisen oder eine andere. Es besteht auch die Möglichkeit bei der Fertigung einer Wachsschalung ein Wachs und/oder ein Wachsgemisch zu verwenden, das einen bestimmten Anteil an wiederverwertetem Wachs enthält. Wiederverwertetes Wachs ist Wachs, das bereits zuvor zum Herstellen einer Wachsschalung verwendet worden ist. Unter Trennen wird dabei das zerstörungsfreie Abnehmen der Wachsschalung oder eines Teiles der Wachsschalung von dem Betonbauteil verstanden.

Das oben beschreibende Verfahren und die Vorrichtung können insbesondere auch zur Herstellung von Prototypen, Unikaten und/oder Kleinserien verwendet werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass Negative als Wachsschalung zur Herstellung von Prototypen, Unikaten und/oder Kleinserien hergestellt werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass mittels des Verfahrens und der Vorrichtung ein sogenanntes Negativ als Wachsschalung hergestellt wird. Dabei kann die Herstellung des Prototyps, Unikates und/oder Kleinserie basierend auf dem Negativ als Wachsschalung erfolgen. Das Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Prototypen im Maßstab 1 :1 als Positiv. Dies bedeutet, dass der Prototyp durch das Verfahren bzw. die Vorrichtung direkt hergestellt wird. Besonders eignet sich das Verfahren zur Herstellung von Prototypen im Maßstab 1 :1. Eine solche Prototypenfertigung kann insbesondere in den Gebieten der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Schiffs- und Bootsbau für einzelne Komponenten und dem Rumpfbau und/oder in der Verpackungsindustrie zur Schalung als Negativmodell für Pappmasche zum Einsatz kommen. Dabei ist die Aufzählung als nicht abschließend zu verstehen.

Ferner kann das oben beschreibende Verfahren und die Vorrichtung neben der Herstellung von Schalung für Betonbauteile auch für die Herstellung von Schalung von Elastomere, Lehm, Myzelien, Aerogele, Harze (Epoxidharz, Polyurethanharz, Polyesterharz), Silikonkautschuk, Gips, Kunststoffe, Keramik, Biopolymere, Bakterien Biozemente und/oder Pappmasche genutzt werden. Dabei ist die Aufzählung als nicht abschließend zu verstehen.

Ferner kann das oben beschreibende Verfahren und die Vorrichtung auch zur Herstellung von Reparaturteilen oder Ersatzteilen genutzt werden. Vorgesehen sein kann, dass das Verfahren und/oder die Vorrichtung in einem Handbetrieb genutzt werden. Dies bedeutet, dass zumindest die Düse manuell gesteuert wird.

Beispielsweise wird die Position der Düse manuell eingestellt. Denkbar ist auch, dass die Düse während dem Extrudieren des Wachs-Gas-Gemisches manuell bewegt wird und der zu applizierende Bereich manuell vorgegeben wird. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung und/oder das Verfahren auch zur Reparatur oder Ausbesserung von Fehlstellen genutzt werden kann. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die auszubessernde Oberfläche nicht angelernt werden muss und basieren auf der Oberfläche eine abzufahrende Strecke vorgegeben werden muss. Insbesondere können Fehlstellen und/oder Abplatzungen der Wachsschalung dadurch ausgebessert werden.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Verdrängungseinheit aufweist. Die Verdrängungseinheit kann in einem Schritt, welcher entweder vor dem Extrudieren des Wachs-Gas-Gemisches oder während des Extrudierens des Wachs- Gas-Gemisches erfolgt in den zu druckenden Bereich einen Verdrängungskörper einbringen. Der Verdrängungsköper bewirkt, dass das in einem Raum, welcher durch den Verdrängungskörper gebildet wird, kein Wachs-Gas-Gemisch Extrudiert werden kann und/oder ein Ausdehnen des extrudierten Wachs-Gas-Gemisches in den Raum vermieden werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verdrängungsköper entfernbar ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Verdrängungskörper durch Erhitzen entfernt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Verdrängungskörper rückstandlos entfernt werden kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Verdrängungsköper bei Erhitzung verdampft und die dabei entstehenden Gase durch das den Beton beziehungsweise das Material, welches in das Wachsbauteil gegossen wird, diffundieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass zunächst die Wachsform mit den Verdrängungskörpern gedruckt wird und anschließen das Material in die Wachsform gegossen wird. Vorgesehen sein kann, dass das Entfernen des Verdrängungsköpers und/oder der Verdrängungskörper nach dem Gießen des Materials in die Form erfolgt.

Dies hat den Vorteil, dass durch Einbringen von Verdrängungskörpern Material eingespart werden kann, da die Verdrängungskörper einen Hohlraum bilden. Darüber hinaus können die Verdrängungskörper auch so eingebracht werden, dass der Raum für Einbauteile, wie beispielsweise Leitungen, Stromkabel, Steckdosen oder ähnliches freigehalten wird. Dabei ist die Auszählung als nicht abschließend zu verstehen.

In der Kombination aus 3D-Druck Technologien und der Betonfertigteilindustrie können Verdrängungskörper aus dem Wachs-Gas-Gemisch gedruckt werden, die vor dem Beton-3D-Druck vorgefertigt werden oder im 3D-Druck-Verfahren gleichzeitig zum Beton-Druck ebenfalls gedruckt werden.

Diese Verdrängungskörper können in Betonbauteilen eingebracht werden, wo aus statischer Sicht kein Beton notwendig ist um Betonmaterial zu sparen.

In beiden Fällen wird das Wachs nach Möglichkeit aus dem Betonbauteil herausgeschmolzen, so dass ein Hohlraum entsteht, der dann für Einbauteile genutzt werden kann.

Das Entfernen kann beispielsweise durch Schmelzen erfolgen. Denkbar wäre auch, dass die Verdrängungskörper durch ein biologisch abbaubares Material gebildet sind. Vorgesehen sein kann auch, dass die Verdrängungskörper auch herausgeätzt werden. Denkbar wäre den Wachsschaum innerhalb eines Betonbauteils einzubringen um Schwingungen zu absorbieren. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Verdrängungskörper ein in dem Raum, welcher durch den Verdrängungskörper gebildet wird, ein weiterer Körper angeordnet ist. Dabei kann der Verdrängungskörper aus einem Material bestehen, welches Selektiv entfernt werden kann, sodass nur der Verdrängungskörper aber nicht der Schwingungskörper im Verdrängungskörper entfernt wird. Beispielsweise kann der Schwingungskörper im Verdrängungskörper aus Beton sein und/oder der Wachsschaum wird als Schwingungskörper zur Schwingungsabsorption im Betonbauteil gelassen. Der Schwingungskörper kann beispielsweise die Form einer Kugel aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt.

Diese Schwingungskörper könnten insbesondere Schwingungen absorbieren. Denkbar wäre die Verwendung solcher Schwingungskörper in Bauteilen, welche in Erdbebengebieten zum Einsatz kommen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 eine schematisch Ansicht einer erfindungsgemäßen Wachsschalungs- Herstellvorrichtung zum Herstellen einer Wachsschalung für den Betonguss,

Figur 2 eine schematische Ansicht eines Positioniersystems einer Wachsschalungs-Herstellvorrichtung mit einem Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung,

Figur 3 eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform einer Mischeinheit in einer Wachsschalungs-Herstellvorrichtung und

Figur 4 eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Mischeinheit in einer Wachsschalungs-Herstellvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Wachsschalungs- Herstellvorrichtung, die eine Schmelzeinheit 10, eine Mischeinheit 20, eine Düse 30 und ein Positioniersystem 50 aufweist. Die Schmelzeinheit 10 weist oberseitig einen Wachseinlass 11 auf, über den der Schmelzeinheit 10 Wachs zugeführt werden kann.

In der Schmelzeinheit 10 befindet sich ein nicht gezeigtes Heizelement, beispielsweise in Form einer Heizpatrone, eines Heizbandes, eines Wärmetauscher, eines Durchlauferhitzers, eines Heizmediums, eines Tauchsieders oder dergleichen. In der Schmelzeinheit 10 wird das Wachs auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses erhitzt. Anschließend wird es über einen Förderschlauch 110 zu der Mischeinheit 20 gefördert. Die Mischeinheit 20 weist einen Gaseinlass 26 auf, über den der Mischeinheit 20 ein Gas zugeführt werden kann. Das Gas kann ein Gas, insbesondere Kohlenstoffdioxid, oder ein Gasgemisch, insbesondere Luft, sein. In der Mischeinheit 20 wird das Gas in das Wachs eingemischt, sodass ein Wachs-Gas-Gemisch entsteht.

Von der Mischeinheit 20 wird das Wachs-Gas-Gemisch über einen Förderschlauch 110 zu einer Fördervorrichtung 100 gefördert. Die Fördervorrichtung 100 kann als Pumpe, Extruder oder Verdichter ausgeführt sein. Von der Fördervorrichtung 100 wird das Wachs-Gas-Gemisch über einen weiteren Förderschlauch 1 10 zu einer Düse 30 gefördert. Durch die Düse wird das Wachs-Gas-Gemisch auf ein Substrat schichtweise aufgetragen, sodass eine Wachsschalung entsteht.

Vorgesehen sein kann auch, dass die Fördervorrichtung 100 zwischen dem Förderschlauch 110 und dem Gaseinlass 26 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung 100 ein Teil der Mischeinheit 20 ist.

Das Substrat kann sowohl eine Grundplatte 120, abgelegtes Wachs-Gas-Gemisch 40 oder ein zu bedruckender Grundkörper sein. Die Düse 30 ist an einem Positioniersystem 50 angeordnet, das in der gezeigten Ausführungsform als Roboter ausgeführt ist. Das Positioniersystem 50 weist in der dargestellten Ausführungsform eine Steuereinheit 60 auf, die dazu eingerichtet ist, das Positioniersystem 50 zum Positionieren der Düse 30 relativ zu dem Substrat zu steuern, sodass eine Wachsschalung entsteht. Die Steuereinheit 60 kann auch als separates Bauteil ausgeführt sein und mit dem Positioniersystem 50 über eine Steuerleitung oder Sender-Empfänger-Einrichtungen, die sowohl in der Steuereinheit 60 als auch in dem Positioniersystem 50 angeordnet sind und über Funk miteinander in Verbindung stehen, verbunden sein.

Die Steuereinheit 60 kann mit der Mischeinheit 20 verbunden sein, beispielsweise über eine Steuerleitung oder über Sender-Empfänger-Einrichtungen, die sowohl in der Steuereinheit 60 als auch in der Mischeinheit 20 angeordnet sind und über Funk miteinander in Verbindung stehen. Die Sender-Empfänger-Einrichtung der Mischeinheit 20 kann mit einem nicht gezeigten Sensor in der Mischeinheit 20 verbunden sein, der insbesondere einen Gasanteil des Wachs-Gas-Gemischs in der Mischeinheit 20 erfassen kann, und die Sensordaten des Sensors an die Steuereinheit 60 übermitteln.

Die Steuereinheit 60 kann in Abhängigkeit von den Sensordaten die Mischeinheit 20 ansteuern, sodass sich beim Einmischen von Gas in das Wachs ein Wachs-Gas- Gemisch mit einem Gasanteil bildet, der einem vorgebbaren Soll-Gasanteil entspricht. Die Steuereinheit 60 kann mit der Schmelzeinheit 10 verbunden sein und dazu eingerichtet sein, die Schmelzeinheit 10 zum Erhitzen des Wachses auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses zu steuern.

An der Düse ist eine Kühl- und Aufwärmvorrichtung 70 in Form eines mit Luft durchströmten Schlauches mit einer Austrittsöffnung angeordnet. Die Kühl- und Aufwärmvorrichtung 70 dient zum Abkühlen und/oder Aufwärmen von abgelegtem Wachs-Gas-Gemisch 40. Je nachdem ob ein Abkühlen oder ein Aufwärmen des abgelegten Wachs-Gas-Gemischs 40 erfolgen soll, wird die Kühl- und Aufwärmvorrichtung 70 mit kalter oder heißer Luft bespeist.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Positioniersystems 50. Das Positioniersystem 50 ist erneut als Roboter ausgeführt und weist eine Steuereinheit 60 auf. Auf einer Grundplatte 120 ist eine Wachsschalung 150 angeordnet. An dem Positioniersystem 50 ist ein Fräskopf 130 mit einem Werkzeugantrieb 140 und einem Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung 90 in Form eines Fräsers angeordnet. Anstelle eines Fräsers kann auch ein Bohrer, eine Reibahle oder dergleichen als Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung 90. Das Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung 90 wird durch den Werkzeugantrieb 140 angetrieben. Der Werkzeugantrieb 140 ist mit der Steuereinheit 60 über eine Steuerleitung oder Sender-Empfänger-Einrichtungen, die in der Steuereinheit 60 in dem Werkzeugantrieb 140 angeordnet sind und über Funk miteinander in Verbindung stehen, verbunden. Die Steuereinheit 60 ist dazu eingerichtet, einen Bearbeitungspfad für eine spanende Nachbearbeitung zu erfassen und das Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung 90 zu steuern, sodass eine spanende Nachbearbeitung der Wachsschalung 150 erfolgt.

Zur Erfassung des Bearbeitungspfades kann die Steuereinheit 60 ein Soll-Modell der Wachsschalung 150 auslesen, das auch einem nicht gezeigten digitalen Speicher zur Verfügung gestellt wird. Das Soll-Modell enthält ein vorgegebenes Modell der Wachsschalung 150 mit sämtlichen Merkmalen und Maßen und gegebenenfalls Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit bestimmter Oberflächen der Wachsschalung 150. Durch die spanende Nachbearbeitung der Wachsschalung 150 wird eine Abweichung der Wachsschalung 150 zu einem Soll-Modell verringert und/oder ein abweichendes Merkmal der Wachsschalung 150 hinzugefügt und/oder verändert.

Figur 3 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform einer Mischeinheit 20 in einer Wachsschalungs-Herstellvorrichtung. Die Mischeinheit weist eine Mischkammer 21 auf, die in der gezeigten Ausführung rotationssymmetrisch ist und aus einem oberen zylindrischen Teil und einem unteren kegelförmig verjüngten Teil besteht. In dem oberen zylindrischen Teil ist eine Temperiervorrichtung 22 angeordnet, das die Mischkammer 21 umfänglich umschließt und eine Temperierfläche ausbildet, die ein Teil der Außenwand der Mischkammer 21 ist. Die Außenwand der Mischkammer 21 ist zugleich die Abschabwand. An der Oberseite der Mischammer 21 sind ein Einlass 24 und ein Gaseinlass 26 angeordnet. Der Einlass 24 und der Gaseinlass 26 können alternativ auch seitlich an der Mischkammer 21 angeordnet sein. Über den Einlass 24 wird der Mischkammer 21 Wachs oder bereits erhitztes Wachs zugeführt.

Ein Ventilator 160 ist strömungstechnisch mit dem Gaseinlass 26 verbunden und führt der Mischkammer 21 über den Gaseinlass 26 Gas zu. Alternativ zu einem Ventilator 160 kann auch ein Gasverdichter oder ein Druckbehälter mit einem komprimierten Gas vorgesehen sein.

Zentral in der Mischkammer ist eine Welle 27 angeordnet, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist und über einen Mischmotor 28 angetrieben wird. An der Welle 27 ist eine Schmelzeinheit 10 mit mehreren Heizdrähten angeordnet. Die Schmelzeinheit 10 erhitzt das in die Mischkammer 21 eintretende Wachs auf eine vorgebbare Temperatur oberhalb einer Erstarrungstemperatur des Wachses. Unterhalb der Schmelzeinheit 10 ist ein Mischelement 29 an der Welle 27 angeordnet. Das Mischelement 29 mischt bei einer Drehung der Welle 27 um die Drehachse das Gas in das Wachs ein, sodass ein Wachs-Gas-Gemisch entsteht.

Unterhalb des Mischelements 29 ist ein Abschabelement 23 an der Welle angeordnet. Bei einer Drehung der Welle 27 um die Drehachse schabt das Abschabelement 23 das Wachs-Gas-Gemisch von der Außenwand der Mischkammer 21 . Dadurch wird das Wachs-Gas-Gemisch zu der Auslassdüse 25 befördert. Die Auslassdüse 25 ist in Strömungsrichtung hinter der Mischeinheit 20 angeordnet und an der Mischeinheit 20 befestigt. An der Auslassdüse 25 ist ein Ventil 170. Das Ventil 170 kann steuerbar sein und insbesondere von der Steuereinheit 60 angesteuert werden.

Figur 4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Mischeinheit 20 in einer Wachsschalungs-Herstellvorrichtung. Die Mischeinheit 20 ist hier als Extruder ausgeführt. Die Mischeinheit 20 weist eine Mischkammer 21 mit einem zylindrischen Teil und einem konischen Teil auf. In der Mischkammer 21 ist zentral eine Welle 27 in Form einer Extruderschnecke angeordnet. Die Welle 27 wird durch einen Mischmotor 28 angetrieben, der an der Welle 27 angeordnet ist.

In Strömungsrichtung hinter der Mischeinheit 20 ist eine Auslassdüse 25 angeordnet, die an der Mischeinheit 20 befestigt ist. An der der Auslassdüse 25 gegenüberliegenden Seite weist die Mischeinheit 20 oberseitig einen Einlass 24 und unterseitig einen Gaseinlass 26 auf. Alternativ kann der Einlass 24 seitlich oder unterseitig und/oder der Gaseinlass 26 oberseitig oder seitlich an der Mischeinheit angeordnet sein. Über den Einlass 24 wird der Mischkammer 21 Wachs oder bereits erhitztes Wachs zugeführt. Ein Ventilator 160 ist strömungstechnisch mit dem Gaseinlass 26 verbunden und führt der Mischkammer 21 über den Gaseinlass 26 Gas zu. Alternativ zu einem Ventilator 160 kann auch ein Gasverdichter oder ein Druckbehälter mit einem komprimierten Gas vorgesehen sein, über den der Mischkammer 21 Gas zugeführt wird.

An der Außenseite des Zylinders weist die Mischeinheit 20 zwei Temperiervorrichtungen 22 in Form von Heizbändern auf. Die Temperiervorrichtung 22 kann auch zugleich die Schmelzeinheit 10 ausbilden, sodass keine separate Schmelzeinheit erforderlich ist. Die Gewindesteigungen der als Extruderschnecke ausgeführten Welle 27 sind die Abschabelemente 23. Wenn die Welle 27 durch den Mischmotor 28 rotiert wird, schaben die Abschabelemente 23 das Wachs-Gas- Gemisch von der Außenwand der Mischkammer 21 ab und befördern es in Richtung der Auslassdüse 25. Die Außenwand der Mischkammer 21 ist also die Abschabwand.

Bezugszeichenliste

10 Schmelzeinheit

11 Wachseinlass

20 Mischeinheit

21 Mischkammer

22 Temperiervorrichtung

23 Abschabelement

24 Einlass

25 Auslassdüse

26 Gaseinlass

27 Welle

28 Mischmotor

29 Mischelement

30 Düse

40 abgelegtes Wachs-Gas-Gemisch

50 Positioniersystem

60 Steuereinheit

70 Kühl- und Aufwärmvorrichtung

90 Werkzeug zur spanenden Nachbearbeitung

100 Fördervorrichtung

110 Förderschlauch

120 Grundplatte

130 Fräskopf

140 Werkzeugantrieb

150 Wachsschalung

160 Ventilator

170 Ventil