[發(fā)明專利]通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380069035.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104903075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·J·豪本;莉奧娜杜斯·安托尼斯·瑪利亞·布勞爾斯;A·萊佛斯;F·K·芬斯特拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織TNO
• 主分類號(hào): B29C67/00
• 分類號(hào): B29C67/00
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 胡春光;張穎玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的方法。

更具體地，本發(fā)明涉及此類方法，包括：沉積步驟(i)，利用材料提供裝置在沉積區(qū)域內(nèi)將構(gòu)造材料的層沉積在建構(gòu)平臺(tái)上以建構(gòu)第一層狀產(chǎn)品；運(yùn)送步驟(ii)，利用運(yùn)送機(jī)將建構(gòu)平臺(tái)運(yùn)離沉積區(qū)域；移除步驟(iii)，自建構(gòu)平臺(tái)移除第一層狀產(chǎn)品；調(diào)整步驟(iv)，沿著平行于建構(gòu)方向的方向調(diào)整材料提供裝置與建構(gòu)平臺(tái)之間的距離；沉積步驟(v)，在移除第一層狀產(chǎn)品后，沉積構(gòu)造材料于建構(gòu)平臺(tái)上以得到第二層狀產(chǎn)品。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于有形產(chǎn)品的層疊制造的生產(chǎn)線。

更具體地，本發(fā)明涉及此類生產(chǎn)線，包括：(i)第一建構(gòu)平臺(tái)(102)，用于運(yùn)載有形產(chǎn)品；(ii)沉積頭(101)，用于提供構(gòu)造材料的層于第一建構(gòu)平臺(tái)上；(iii)運(yùn)送機(jī)(103)，用于沿運(yùn)送平面運(yùn)送該建構(gòu)平臺(tái)；以及(iv)高度調(diào)整裝置，用于調(diào)整沉積頭與該建構(gòu)平臺(tái)之間的距離。

背景技術(shù)

層疊制造為一種制造方法，其中有形的立體產(chǎn)品通過(guò)多個(gè)層連續(xù)附加于彼此頂部之上而制成，這些層對(duì)應(yīng)于有形產(chǎn)品的不同高度的剖面。層狀產(chǎn)品可通過(guò)提供均勻液體層或均勻粉末層而制成，其中液體或粉末系以對(duì)應(yīng)于所制造產(chǎn)品剖面的預(yù)定二維圖案而進(jìn)行硬化，然后將剩余的未硬化材料進(jìn)行移除。這些層還可以所需二維圖案進(jìn)行直接沉積，例如通過(guò)打印方式。在此類方法中，圖案在材料沉積期間已被決定而非通過(guò)硬化所決定。材料可為油墨或粉末，其中通過(guò)對(duì)油墨或粉末進(jìn)行固化、燒結(jié)或其它方法硬化而得到粘合的產(chǎn)品。

產(chǎn)品通常在可沿著垂直方向移動(dòng)的建構(gòu)平臺(tái)額頂部上制備。然而，也存在產(chǎn)品懸掛于建構(gòu)平臺(tái)下方的層狀制造系統(tǒng)。此類層狀制造系統(tǒng)的例子在德國(guó)專利申請(qǐng)DE?10256672中公開(kāi)。典型地，此類層狀制造系統(tǒng)包括具有液體之一盤(pán)狀物，此液體可通過(guò)例如紫外(UV)線進(jìn)行硬化。定位在盤(pán)狀物底部上方的建構(gòu)平臺(tái)向上移動(dòng)，如此允許液體薄膜形成于建構(gòu)平臺(tái)(或前硬化層)與盤(pán)狀物底部之間。液體薄膜以預(yù)定圖案進(jìn)行硬化，并且建構(gòu)平臺(tái)在液體薄膜硬化完成后進(jìn)一步向上移動(dòng)。重復(fù)這些步驟，直到產(chǎn)品完成時(shí)才停止。最后，將成品自建構(gòu)平臺(tái)進(jìn)行移除，并且建構(gòu)平臺(tái)可用于制備另一產(chǎn)品。

在用于有形的立體產(chǎn)品的層疊制造的另一已知方法中，粉末被用作起始材料，此粉末通過(guò)例如燒結(jié)而硬化，此類方法在美國(guó)專利申請(qǐng)US2009/0291308中公開(kāi)。根據(jù)此已知方法可知，粉末薄層提供至通過(guò)垂直壁及在底側(cè)通過(guò)建構(gòu)平臺(tái)定界的區(qū)域。通過(guò)燒結(jié)成具有預(yù)定形狀的粘合的固體層而將該層硬化，構(gòu)成產(chǎn)品的剖面。隨后，用于支撐硬化層的建構(gòu)平臺(tái)向下移動(dòng)，且施加新的粉末層。這些步驟重復(fù)執(zhí)行，直到產(chǎn)品完成時(shí)才停止。隨后，在進(jìn)行另一產(chǎn)品的制造之前移除未硬化的粉末部分及成品。

上述系統(tǒng)的共同之處在于其具有可沿垂直方向移動(dòng)的一個(gè)平臺(tái)。此類系統(tǒng)特別地適合于使用單一類型材料制造產(chǎn)品，并且可同時(shí)在例如平臺(tái)上制造具有不同形狀的數(shù)個(gè)產(chǎn)品。舉例而言，此類方法在國(guó)際專利申請(qǐng)WO2004/014637中公開(kāi)，此已知方法的產(chǎn)品限于由單一種類材料所制造。原則上，粉基系統(tǒng)也適合于制造具有不同材料所制成的個(gè)別層的產(chǎn)品。舉例而言，此類系統(tǒng)在美國(guó)專利申請(qǐng)US2002/0145213中公開(kāi)。國(guó)際專利申請(qǐng)WO?2012/076205公開(kāi)了一種允許同時(shí)制造不同產(chǎn)品的設(shè)備，此設(shè)備包括不同建構(gòu)平臺(tái)，并且此設(shè)備相較于僅有單一建構(gòu)平臺(tái)的系統(tǒng)而言更具有適應(yīng)性。

通過(guò)層疊制造制備有形產(chǎn)品的又一方式為立體印刷。在立體印刷中，油墨是以連續(xù)層或?qū)?yīng)于產(chǎn)品剖面的預(yù)定圖案進(jìn)行施加。在特定方面，立體印刷較上述方法更具有彈性，特別是當(dāng)油墨是通過(guò)印刷頭所施加時(shí)更是如此。不同的印刷頭可用于施加不同材料以制造包括數(shù)種材料的復(fù)合產(chǎn)品。再者，可易于開(kāi)啟及閉合的印刷頭使得制造過(guò)程具有更佳的控制。用于利用印刷頭的層疊制造的生產(chǎn)線的例子在美國(guó)專利申請(qǐng)US2009/0076643中公開(kāi)，此已知生產(chǎn)線可通過(guò)層疊制造制備數(shù)個(gè)有形產(chǎn)品。此生產(chǎn)線包括用于沉積材料于載具上的數(shù)個(gè)印刷頭，這些印刷頭定位于運(yùn)送機(jī)的上方，此運(yùn)送機(jī)將載具自印刷頭運(yùn)送至另一印刷頭。這些印刷頭沿運(yùn)送方向、互相成直線進(jìn)行定位。再者，各印刷頭的高度可相對(duì)于運(yùn)送機(jī)進(jìn)行調(diào)整，例如對(duì)于產(chǎn)品制造的不同階段期間的產(chǎn)品高度進(jìn)行補(bǔ)償，即已沉積的層的數(shù)量。此生產(chǎn)線允許具有不同幾何形狀及不同材料組成的數(shù)種產(chǎn)品的制造。產(chǎn)品的各層通過(guò)一個(gè)或多個(gè)印刷頭所產(chǎn)生，其結(jié)果是利用大量印刷頭對(duì)于具實(shí)質(zhì)尺寸的產(chǎn)品進(jìn)行制造。此外，國(guó)際專利申請(qǐng)WO2004/108398公開(kāi)了利用一個(gè)或多個(gè)建構(gòu)站沉積材料層疊于建構(gòu)平臺(tái)。雖然此機(jī)器可生產(chǎn)多種產(chǎn)品，但此機(jī)器缺乏擴(kuò)大生產(chǎn)量成為工業(yè)量的能力。