生产成型体的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产三维成型体的增材方法，其特征在于，逐步构造该成型体，其中以位置特异性方式，以液体形式释放结构形成材料，其中另外释放作为支撑材料的第二材料到应当保持不含结构形成材料的区域中，并且其中在固化该结构形成材料之后去除该第二材料。该支撑材料在冷却时表现出更低的收缩率，并且在冷却状态下特别稳定并且另外具有低表面粗糙度。

The method of producing the forming body

The invention relates to a method of increasing material for producing a three-dimensional forming body, which is characterized by the gradual construction of the forming body in which the structure forming material is released in a liquid form in a position specific manner, and the second material that is released as a supporting material should be kept in a region without the material containing the structure, and The second material is removed after curing the structure forming material. The support material exhibits lower shrinkage when cooled, and is particularly stable during cooling and has low surface roughness.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产成型体的方法
本专利技术涉及一种用于制造三维模制件的生成方法，其特征在于，该模制件通过位置特异性递送液体形式的结构形成材料而逐步构造，其中另外递送作为支撑材料的第二材料到旨在保持不含结构形成材料的区域中，并且一旦结构形成材料已经固化就将其去除。
技术介绍
生成制造过程可用于许多材料和这些(例如金属、塑料、陶瓷、玻璃)的组合。各种加工方法可用于通过位置特异性递送液体结构形成材料(sfm)来制造模制件。当sfm具有高粘度或者是糊剂时，可以通过喷嘴将其以珠粒的形式位置特异性地递送和沉积。通过喷嘴的递送可以例如通过使用压力或通过使用挤出机来实现。这种加工方法的典型实例是3D丝印。另一种已知的方法是基于以液滴形式的小量sfm的弹道计量，其通过压力头位置特异性地分配。当使用不显示或几乎不显示任何剪切变稀的低粘度油墨时，该方法被称为喷墨打印，并且当使用显示剪切变稀的较高粘度材料时，通常使用术语喷射。所有生成制造方法的前提条件是以数字3D数据集的形式表示期望模制件的几何形状，以及任选的其他性质(颜色、材料组成)，该数字3D数据集可被视为模制件的虚拟模型(A.Gebhardt，GenerativeFertigungsverfahren，[GenerativeManufacturingMethods]CarlHanserVerlag，Munich2013)。该建模优选通过各种3D-CAD方法(计算机辅助设计)来实现。举例来说，用于生成3DCAD模型的输入数据还可包括通过从CT(计算机断层扫描)测量或MRT(磁共振断层扫描)方法得到的3D测量数据。然后，必须通过材料、加工和工厂特定的数据来补充3DCAD数据集，并且这是通过增材制造软件的界面通过以合适的格式(例如STL、CLI/SLC、PLY、VRML、AMF格式)导出所述数据集来实现的。该软件最终使用几何信息来生成虚拟单层(切片)，同时考虑了组件在构造室、支撑结构等中的理想定向。然后，可以使用完整的数据集来直接控制机器(3D打印机)用于生产制造过程。软件序列如下：1.CAD格式的组件设计2.导出为STL数据格式3.将3D模型划分成平行于打印平面和生成G代码的层4.将G代码导出到打印机控制系统。位置特异性递送sfm的所有生产制造方法的共同特点是需要在腔体、底切和突出部位中的支撑结构，因为在sfm硬化之前，位置特异性递送sfm总是需要支撑表面。用于生成支撑结构的适当支撑材料(sm)是已知的。US2015/0028523A1描述了基于聚乙醇酸的热塑性聚合物作为用于丝印的sm的应用。在此不利的是，热塑性sm必须被加热到200℃和更高的高温，并去除sm要求通过例如使用碱性水溶液。US2013/0337277A1描述了辐射交联嵌段共聚物，例如基于丙烯酸酯化聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物，作为暂时的sm的应用。在水存在下的辐射交联产生水凝胶，其可通过酶分解去除。发现通过交联形成化学凝胶是缓慢的并且酶促降解是耗时的，并且后者的前提条件是适当的储存所使用的脂肪酶。此外，水凝胶具有固有的缺点，即水在构造预期的结构期间可能蒸发，并且因此可能发生支撑结构的收缩。基于粒状凝胶形成体如页硅酸盐和二氧化硅的水凝胶也会出现这个问题：用膨润土的水性分散体的实验表明，可以产生充分稳定的凝胶，其最初提供了合适的支撑结构。然而，在打印过程中，其有时可能需要几个小时，由于水的蒸发可能发生失去形状。US7368484B2描述了使用反向热凝胶来形成支撑结构。这利用了从暴露于温度升高的共聚物可逆的形成凝胶。然而，这些凝胶的强度不够，因此还需要部分辐射交联，使得随后去除支撑结构更加困难。WO2014/092205A1提到使用聚乙二醇，特别是PEG2000来形成支撑结构。此处利用PEG2000相对于热塑性sbM的较低熔点。此处使用的生成制造方法是所谓的“分层实体制造”，其中沉积了sbM的整个层，即层压体。然而，已经发现，PEG例如PEG2000在例如以单独液滴形式的弹性体和支撑材料的位置特异性同时递送中的排他性利用是不利的。因此，支撑化合物在冷却后表现出明显的收缩，这对实际组件的形状保真度具有不利影响。此外，PEG熔体具有低的尺寸稳定性，使得在位置特异性递送之后，液滴渗出并且精细结构的打印因此是不可能的。总的来说，可以说现有技术中公开的方法不适用于利用位置特异性递送sfm来简单生产用于生成制造方法的支撑结构，其中所述支撑结构在3D打印中具有高稳定性，具有低收缩率，然后反过来可以无困难地被去除。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于生产三维模制件的生成(＝增材)方法，其不仅允许位置特异性递送结构形成材料(sfm)，而且还允许简单且便宜的位置特异性构造由支撑材料(sm)制成的支撑结构，并且反过来将其去除。此处的sm旨在迅速形成其支撑性能，以保持过程中的支撑性能，然后反过来容易被去除，而不损害模制件或对其性能产生不利影响。此外，sm旨在显示冷却时的低收缩率，在低于60℃的温度下特别稳定，此外，具有低表面粗糙度。该目的通过本专利技术的方法来实现。本专利技术的方法本专利技术的方法是一种用于通过位置特异性递送结构形成材料(sfm)＝(6b)来增材制造模制件(8)的方法，其特征在于：同时或以交错的间隔将至少一种支撑材料(sm)＝(6a)递送到保持不含sfm(6b)的区域中，其中通过具有用于支撑材料(6a)的至少一个递送单元(1a)的装置实现支撑材料(6a)的递送，其中所述单元可被布置为在x、y和z方向上具有至少±100μm的精度，因此不仅在x、y操作平面中，而且在z-方向中通过位置特异性递送支撑材料(6a)相继地构建由用于模制件(8)的支撑材料(6a)制成的支撑结构，条件是支撑材料(6a)-是一种在70℃下具有假塑性、粘弹性性质的组合物并且包含(A)聚醚组合物，其包括(A1)至少一种熔点低于35℃的第一聚醚，和(A2)至少一种熔点为35℃或更高的第二聚醚，其中基于聚醚组合物的总重量第二聚醚的比例为按重量计5％或更大至按重量计70％或更小，和(B)至少一种颗粒流变学添加剂，(C)任选的其他附加物质-具有至多100Pa.s的剪切粘度(在70℃下以100s-1的剪切速率测量的)，-具有至少100Pa的储能模量G’，和-从20℃或更高直到60℃或更低的固化温度，并且一旦模制件(8)的制造结束，就将sm(6a)从模制件(8)中去除。图1是示出用于进行用于生产具有支撑结构(6a)的硅酮弹性体部件(8)的本专利技术的方法的本专利技术的可能生成制造系统的构造的实例的图表。假塑性粘弹性sm(6a)的位置在单独的计量系统(1a)的储液器(4a)中，该单独的计量系统(1a)受到压力并且通过计量管线与计量喷嘴(5a)连接。在储液器(4a)的上游或下游，可以有允许抽空以去除溶解气体的设备。通过另一个独立运行的单独计量系统(1b)递送Sfm(6b)。(1b)同样配备有储液器(4b)，该储液器(4b)通过计量管线与计量喷嘴(5b)连接。在该储液器(4b)的上游或下游，也可以有允许抽空以去除溶解气体的设备。单独的计量喷嘴(5a)和(5b)可以在x-、y-和z-方向上彼此独立地精确定位，以允许sm(6a)和sfm(6b)分别精确地靶向沉积在基板3上，该基板3优选地是可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过位置特异性递送结构形成材料(sfm)＝(6b)来增材制造模制件(8)的方法，其特征在于同时或以交错的间隔将至少一种支撑材料(sm)＝(6a)递送到保持不含sfm(6b)的区域中，其中通过具有用于所述sm(6a)的至少一个递送单元(1a)的装置实现所述sm(6a)的递送，其中所述单元可被布置为在x、y和z方向上具有至少±100μm的精度，因此不仅在x、y操作平面中，而且在z‑方向中通过位置特异性递送所述sm(6a)相继地构建由用于模制件(8)的sm(6a)制成的支撑结构，条件是所述sm(6a)‑在70℃下是假塑性粘弹性组合物，其包含(A)聚醚组合物，其包括(A1)至少一种熔点低于35℃的第一聚醚，和(A2)至少一种熔点为35℃或更高的第二聚醚，其中基于所述聚醚组合物的总重量所述第二聚醚(A2)的比例为按重量计5％或更大至按重量计70％或更小，和(B)至少一种颗粒流变学添加剂，(C)任选的其他附加物质‑具有在70℃下以100s‑1的剪切速率测量的至多10Pa.s的剪切粘度在间隙宽度为300μm下，使用具有直径为25mm的板间几何形状的流变仪，‑具有在70℃下测量的至少100Pa的储能模量G’，和‑从20℃或更高直到60℃或更低的固化温度，并且一旦所述模制件(8)的制造结束，就将所述sm(6a)从所述模制件(8)中去除。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过位置特异性递送结构形成材料(sfm)＝(6b)来增材制造模制件(8)的方法，其特征在于同时或以交错的间隔将至少一种支撑材料(sm)＝(6a)递送到保持不含sfm(6b)的区域中，其中通过具有用于所述sm(6a)的至少一个递送单元(1a)的装置实现所述sm(6a)的递送，其中所述单元可被布置为在x、y和z方向上具有至少±100μm的精度，因此不仅在x、y操作平面中，而且在z-方向中通过位置特异性递送所述sm(6a)相继地构建由用于模制件(8)的sm(6a)制成的支撑结构，条件是所述sm(6a)-在70℃下是假塑性粘弹性组合物，其包含(A)聚醚组合物，其包括(A1)至少一种熔点低于35℃的第一聚醚，和(A2)至少一种熔点为35℃或更高的第二聚醚，其中基于所述聚醚组合物的总重量所述第二聚醚(A2)的比例为按重量计5％或更大至按重量计70％或更小，和(B)至少一种颗粒流变学添加剂，(C)任选的其他附加物质-具有在70℃下以100s-1的剪切速率测量的至多10Pa.s的剪切粘度在间隙宽度为300μm下，使用具有直径为25mm的板间几何形状的流变仪，-具有在70℃下测量的至少100Pa的储能模量G’，和-从20℃或更高直到60℃或更低的固化温度，并且一旦所述模制件(8)的制造结束，就将所述sm(6a)从所述模制件(8)中去除。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一聚醚(A1)和所述第二聚醚(A2)彼此独立地选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物及其单醚。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一聚醚(A1)选自由以下组成的组：数均摩尔质量Mn为小于1000g/mol的聚乙二醇或其单醚，数均摩尔质量Mn为小于2000g/mol的聚丙二醇或其单醚和数均摩尔质量Mn为小于2000g/mol的聚乙二醇-聚丙二醇共聚物或其单醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·戈特沙尔克高迪希，西格弗里德·多尔梅尔，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE