[發(fā)明專利]用于3D打印3D物品的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880024850.1
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN110520275B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·A·M·希克梅特
• 申請（專利權(quán)）人: 昕諾飛控股有限公司
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B33Y10/00;B33Y80/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 董莘

本發(fā)明提供了一種包括3D打印3D物品(1)的方法，該方法包括：在打印階段期間，用熔融沉積成型3D打印機(jī)(500)經(jīng)由單個噴嘴(502)共同沉積可3D打印材料(201)和細(xì)長固體纖維(310)，以提供包括3D打印材料(202)的3D物品(1)，其中細(xì)長固體纖維(310)被嵌入在3D打印材料(202)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造3D(打印)物品的方法。更進(jìn)一步，本發(fā)明還涉及3D打印機(jī)，并且涉及包括指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)由3D打印機(jī)執(zhí)行計算機(jī)程序產(chǎn)品時，該指令使得3D打印機(jī)執(zhí)行該方法。

背景技術(shù)

用于復(fù)合部件制造的系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，US 2015/0367576尤其地描述了一種方法，該方法包括：將基質(zhì)材料和與基質(zhì)材料分離的纖維材料提供給熔融沉積成型(FDM)三維(3D)打印機(jī)；以及在維持纖維材料與基質(zhì)材料分離直到FDM 3D 打印機(jī)的打印位置的同時，向FDM 3D打印機(jī)的打印位置遞送基質(zhì)材料和纖維材料，其中該遞送包括熔化基質(zhì)材料并且將纖維材料嵌入到基質(zhì)材料內(nèi)。基質(zhì)材料管可以是中空的熱塑性細(xì)絲。纖維束可以穿過基質(zhì)材料管的中心。例如，纖維束由在中空熱塑性細(xì)絲的中心的結(jié)構(gòu)纖維組成。在一些實(shí)現(xiàn)中，這些結(jié)構(gòu)纖維不是連續(xù)的，而是由每根長度在3-25mm之間的纖維構(gòu)成。在一些情況下，結(jié)構(gòu)纖維可以是織造墊或織造纖維的條帶，或由不連續(xù)的補(bǔ)塊組成。進(jìn)一步地，US 2015/0367576的系統(tǒng)包括：構(gòu)建平臺；以及與構(gòu)建平臺相關(guān)聯(lián)的兩個或更多個工具；其中該兩個或更多個工具被配置和布置為相對于構(gòu)建平臺在非平面層中添加基質(zhì)材料和纖維材料用以構(gòu)建物體。

US 2014/061974公開了一種用于三維物體的增材制造的方法和裝置。兩種或更多種材料被同時地擠出作為復(fù)合物，其中至少一種材料為液體形式，并且至少一種材料以固體連續(xù)線股完全地被包在液體材料內(nèi)。固化擠出后的液體材料的裝置使復(fù)合物硬化。復(fù)合物內(nèi)的線股材料包含特定的化學(xué)、機(jī)械或電學(xué)特性，其灌輸具有僅使用一種材料無法實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)功能的物體。

發(fā)明內(nèi)容

在接下來的10-20年內(nèi)，數(shù)字制造將越來越多地改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)的本質(zhì)。數(shù)字制造的方面之一是3D打印。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)了許多不同的技術(shù)以便使用諸如陶瓷、金屬和聚合物的各種材料來生產(chǎn)各種3D打印物體。3D打印還可以被用于生產(chǎn)模具，然后該模具可以被用于復(fù)制物體。

出于制造模具的目的，已經(jīng)建議了多噴射技術(shù)的使用。該技術(shù)利用可光聚合材料的逐層沉積，可光聚合材料在每次沉積后被固化以形成固體結(jié)構(gòu)。盡管該技術(shù)產(chǎn)生光滑的表面，但是可光固化的材料不是非常穩(wěn)定，并且它們還具有相對低的熱導(dǎo)率，這對于注塑成型應(yīng)用是有用的。

最廣泛使用的增材制造技術(shù)是被稱為熔融沉積成型(FDM) 的工藝。熔融沉積成型(FDM)是一種通常地用于成型、原型設(shè)計和生產(chǎn)應(yīng)用的增材制造技術(shù)。FDM根據(jù)“增材”原理通過以層的方式鋪設(shè)材料來工作；塑料細(xì)絲或金屬線從線圈松開，并且提供材料以生產(chǎn)部件。可能地，(例如，針對熱塑性塑料)細(xì)絲在鋪設(shè)之前被熔化并且被擠出。FDM是一種快速原型設(shè)計技術(shù)。針對FDM的其他術(shù)語是“熔融細(xì)絲制造”(FFF)或“細(xì)絲3D打印”(FDP)，這些術(shù)語被認(rèn)為等同于FDM。通常，F(xiàn)DM打印機(jī)使用熱塑性細(xì)絲，該熱塑性細(xì)絲被加熱到熔點(diǎn)，然后被擠出，逐層地(或者實(shí)際上細(xì)絲接細(xì)絲地)來創(chuàng)建三維物體。FDM打印機(jī)相對快速，并且可以被用于打印復(fù)雜的物體。

FDM打印機(jī)相對快速，成本低，并且可以被用于打印復(fù)雜的 3D物體。這種打印機(jī)被用于使用各種聚合物來打印各種形狀。該技術(shù)還在LED燈具的生產(chǎn)和照明解決方案中被進(jìn)一步地開發(fā)。

現(xiàn)有技術(shù)解決方案具有的問題可能在于它們沒有提供在細(xì)絲中的固體材料的相對長的纖維的引入。然而，針對例如電學(xué)連接或光學(xué)連接等，這可以是期望的。此外，當(dāng)用于3D打印的現(xiàn)有技術(shù)方法被應(yīng)用，并且在打印工藝中簡單地引入細(xì)長纖維時，似乎會遇到問題。例如，針對較粗的纖維，似乎當(dāng)例如用打印機(jī)頭轉(zhuǎn)彎時，扭矩被施加到纖維上，然后該纖維從該纖維應(yīng)被嵌入的層中拉出，導(dǎo)致纖維從3D打印物品中的突出等。