[發(fā)明專利]3D多階段方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380053434.1
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN104718062B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 英戈·埃德雷爾;丹尼爾·岡瑟
• 申請（專利權(quán)）人: 沃克斯艾捷特股份有限公司
• 主分類號: B29C64/171
• 分類號: B29C64/171;B29C64/165;B22C1/18;B22C1/22;B22C9/02;B33Y70/00;C04B41/45
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11418
• 代理人: 趙飛;郭紅麗

本發(fā)明涉及一種多階段的、用于制造一個(gè)或多個(gè)成型體的方法，其中，該方法包括以下步驟：a.在3D打印方法中，通過重復(fù)施加粒子材料而逐層地構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)成型體；b.預(yù)凝固步驟，用于實(shí)現(xiàn)成型體的預(yù)凝固；c.卸下步驟，其中，使未凝固的粒子材料與已預(yù)凝固的成型體分離；d.最終凝固步驟，在該步驟中，通過熱能作用使成型體具有最終強(qiáng)度。本發(fā)明還涉及一種能夠用于該方法的裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3D多階段打印方法以及一種能夠用于該方法的裝置。

背景技術(shù)

用于生產(chǎn)成型件和鑄造型芯的方法公知有多種多樣。自動(dòng)化的機(jī)器成型方法在大批量生產(chǎn)領(lǐng)域是一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。對于小批量或中型批量而言，利用所謂的快速原型方法或3D打印方法的無工具的成型件構(gòu)建可以作為機(jī)器成型方法的替換方案。

基于以發(fā)明人姓名Johannes Croning命名的克洛寧方法(Croning-Verfahren)(DE832937)，開發(fā)了激光燒結(jié)方法，其實(shí)現(xiàn)了無工具生產(chǎn)。在此，成型件由以粘結(jié)劑涂層的粒子材料逐層地構(gòu)造而成。單個(gè)松散粒子的連結(jié)例如通過由激光射線產(chǎn)生的能量輸入而實(shí)現(xiàn)(EP0711213)。

實(shí)踐中，現(xiàn)有技術(shù)公開的凝固幾乎不能經(jīng)由縮聚反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谶^程(工藝)技術(shù)方面具有很大困難。那么，用于形成最終凝固強(qiáng)度的充足光照會導(dǎo)致粘結(jié)劑包裹物的強(qiáng)烈收縮，并且該收縮又會導(dǎo)致實(shí)際的層不再具有能處理的變形。這樣產(chǎn)生的成型部件在成型部件從松散的型砂上拆解(也稱為卸下)時(shí)的強(qiáng)度(生坯強(qiáng)度(Grünfestigkeit))因此特別小。這會造成在卸下時(shí)產(chǎn)生問題，并且造成對成型部件不尋常的毀損，由此致使成型部件不能用。對此公開了，該問題可以在卸下時(shí)通過采用噴燈來解決，同時(shí)額外地利用噴燈對表面進(jìn)行凝固。但是這樣的處理方法不僅需要經(jīng)驗(yàn)豐富，而且消耗過多的工作和時(shí)間成本。

不足的生坯強(qiáng)度又會導(dǎo)致過小或過弱的粘結(jié)劑橋接。只要需要無變形生產(chǎn)，就要保持粘結(jié)劑的高粘性并且沒有形成充分的橋接。

與之不同地，在DE19723892C1中公開了一種層構(gòu)造方法，在該方法中打印具有緩沖劑的克洛寧型砂，這導(dǎo)致，經(jīng)打印的包裹粘結(jié)劑的克洛寧型砂的活化能相對于未經(jīng)打印的材料減小或增加，然后再借助于熱輻射源對型砂進(jìn)行光照。這樣隨后會導(dǎo)致，僅僅經(jīng)打印的或未經(jīng)打印的區(qū)域進(jìn)行時(shí)效硬化或連結(jié)。接下來，使制成的成型部件與未連結(jié)的型砂脫離。然而已表明，適宜的緩沖劑(如亞硫酸)用商用的單液滴發(fā)生器(Einzeltropfenerzeuger)不會或不容易打錯(cuò)。對此表明不利的是，未凝固的型砂由于光照而預(yù)先受損，以至于這樣的型砂在該方法的整個(gè)范圍內(nèi)不能再重復(fù)使用。因此，這樣不僅提高了材料消耗，而且也提高了成本，因而這也是不利的。

在US2005/0003189A1中公開了一種用于制造模型的層構(gòu)造方法，在該方法中將熱塑性粒子材料與粉末狀粘結(jié)劑混合，并且用含水溶劑逐層地打印。在此，粘結(jié)劑應(yīng)該易溶于含水的打印介質(zhì)中。接下來，模型與包圍的粉末脫離，并且可能在后續(xù)處理中于熱爐中進(jìn)行干燥，從而提高強(qiáng)度。

在DE10227224B4中公開了一種用于制造精密鑄造原始模型的層構(gòu)造方法，在該方法中將用PVP粘結(jié)劑涂層的PMMA粒子材料用由溶劑和活化劑構(gòu)成的混合物逐層地進(jìn)行打印，從而溶解粘結(jié)劑并且激活粘結(jié)劑效用。

公知的方法或者是依賴于工具的過程，或者是公知的3D打印過程達(dá)到對于成型部件的有效且經(jīng)濟(jì)有益的制造而言甚小的生坯強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

由此存在這樣的需求，提供一種用于通過包裹粘結(jié)劑的粒子材料逐層地?zé)o工具地構(gòu)造成型部件的方法，成型部件優(yōu)選用于鑄造領(lǐng)域，在該方法中達(dá)到這樣的拆解強(qiáng)度或卸下強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)能夠減少或完全避免耗時(shí)耗成本的手工操作，并且優(yōu)選實(shí)現(xiàn)了機(jī)器或機(jī)器人輔助的卸下處理，或者不管如何減少或完全避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

特別是，上述目的通過一種用于制造一個(gè)或多個(gè)成型體的方法來實(shí)現(xiàn)，其中，該方法包括以下步驟：