3D打印装置以及使用3D打印装置制造物体的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及使用包含至少一个打印头(22)的3D打印装置(10)制造物体(40)的方法，所述打印头(22)具有至少一个排出装置(24)，其中所述排出装置(24)设置成将打印组合物(42)放置在预期位置处以产生所述物体(40)。特别地，在本文中意图的是在所述排出装置(24)的区域中，对离开所述排出装置(24)的打印组合物(42)进行检测和/或进行几何测量。本发明专利技术的其他方面涉及装备用于进行该方法的3D打印装置(10)。

3D printing device and method for manufacturing object using 3D printing device

The invention relates to a method of making an object (40) using at least one print head (22) 3D printing device (10), the print head (22) having at least one discharge device (24), wherein the discharge device (24) is arranged to place a printing composition (42) in an expected position to produce the object (40). In particular, the purpose of this article is to detect and / or perform geometric measurements of the printing composition (42) leaving the discharge device (24) in the area of the discharge device (24). Other aspects of the invention relate to the 3D printing device (10) equipped for carrying out the method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D打印装置以及使用3D打印装置制造物体的方法
本专利技术涉及使用3D打印装置(3Dprintingdevice)制造物体的方法，所述3D打印装置具有至少一个打印头(printhead)，所述至少一个打印头具有至少一个排出装置(dischargedevice)，其中所述排出装置设置成将打印材料放置在目标位置处以增材制造(additivelymanufacture)物体。本专利技术的其他方面涉及设置成执行所述方法的3D打印装置。
技术介绍
现有技术中已知多种不同的增材制造方法(additivemanufacturingmethod)用于制造原型(prototype)、小批量(shortrun)或单个制品(individualarticle)。也被称为3D打印的这些方法的共同之处在于，制品或物体是基于计算机模型直接制造的。有利地，因此可以廉价且容易地制造客户特定的组件(customer-specificcomponent)。例如，为了制造物体，通过施加硬化剂(hardener)将粉末选择性固结，以这样的图案(取决于待制造物体)将硬化剂施加到粉末上。其他方法包括激光烧结，其中根据限定的图案以期望形式通过用激光熔化来固结粉末，以及熔融长丝制造(fusedfilamentfabrication)，其中由可熔塑料逐层制造物体。同样已知的方法是其中通过使用喷嘴逐滴释放液体并且例如通过UV辐射的作用而固化。DE102011106614A1公开了用于制造三维制品的方法和装置，其中制品由诸如硅酮的可固结材料构成，其或者以其初始状态在液相中或者可被液化。液体材料以液滴形式排出并定位在物体载体(objectcarrier)上。通过打印台或物体载体的可变对准、定位和倾度，实现了悬垂件(overhang)和自支撑元件的特殊3D打印。此处要打印的物体由多轴致动器对准，使得打印单元可以始终将打印体素(printvoxel)垂直放置在打印平面上。DE102012000664A1公开了具有载体和用于释放打印材料的挤出机并且具有驱动系统的三维物体的制造装置，其中载体和挤出机可以通过驱动系统在三个运动方向上相对于彼此移动以制造三维物体。为了改善可调性，在至少一个运动方向上提供多个驱动电机。EP1886793A1描述了涉及影响液滴尺寸和影响打印液滴的飞行路径的各个方面。此外，选择从打印喷嘴到打印平面的距离，从而导致打印液滴的最佳分离。DE102013003167A1涉及通过增材制造法来制造三维制品的其他方法。在部署时，制造物品的结构不同区域，根据在不同区域中部署时的选定配置标准制造空间结构。DE102015110342A1描述了将导电元件打印到任何期望的主体上的又一种方法。通过优化喷嘴尖端和基板(substrate)之间的距离的大小来提高液滴定位的准确性。然而，现有技术中已知的装置具有影响打印部件质量的技术缺陷。通过现有技术已知的增材方法可实现的物体的质量达不到通过注塑成型方法生产的可比物体的恒定质量。已知的方法不可能确保最终产品的均匀质量，这对于所生产物体的工业使用是不可缺少的。麻烦的因素尤其是由于从打印喷嘴排出的材料的变化而产生的打印错误(misprint)或具有诸如气泡的缺陷的打印错误。例如，在没有放置的打印材料的情况下会产生这种气泡。本专利技术的一个目的是提供用于增材制造物体的改进方法和相应的装置，利用其可以生产高质量的物体(例如与表面和形状真实性(inrelationtosurfaceandtruenesstoshape)相关)。本专利技术的另一个目的是提供一种方法，通过该方法可以确保产生的物体的均匀质量。
技术实现思路
提出了使用3D打印装置制造物体的方法。3D打印装置具有至少一个打印头，所述至少一个打印头具有至少一个排出装置，其中所述排出装置设置成将打印材料放置在目标位置处以增材制造物体。打印材料可以是用于制造永久性组件的材料，尤其是硅酮，或者可以是临时制造的部件或区域所需的材料，尤其是例如聚乙二醇(PEG)形式的支撑材料。排出装置被设置成以单独的分离液滴的形式，作为一系列液滴或以在排出轴的方向上的串(strand)的形式释放打印材料。这些形式之间的流动转换是可能的。在本说明书的上下文中，从排出装置排出并放置在基板或物体上的打印材料的液滴被称为体素(voxel)。串(strand)是指排出的和尚未放置的打印材料以及放置的打印材料。放置的打印材料被理解为是指体素或串。根据本专利技术，在排出装置的区域中检测和/或几何测量正在离开或已经离开排出装置的打印材料。在排出装置的区域中检测和/或几何测量打印材料，因此测量结果可以得出关于排出装置状态的结论。这意味着打印材料在它们离开时或它们已经离开之后和在它们被放置之前进行检测和/或几何测量。在液滴的情况下，这意味着它们在飞行期间被检测和/或几何测量。在排出装置的区域中的打印材料的测量可通过在打印材料已被放置之后对其进行进一步的测量来补充。几何测量(geometricmeasurement)在广义上是指获得关于已经离开的打印材料的形式或形状的知识。在该方法的一种配置中，基于所测量的几何形状来检测打印错误。例如，可以确定液滴、一系列液滴或串形式的打印材料是否完全离开。更具体地，检测和/或几何测量因此能够确定错误地未放置的打印材料。错误地未放置的打印材料可能是例如，磨损压力冲头(pressureram，挤压杆)或堵塞排放装置的指示。如果检测到这种情况达到不可容忍的程度，则可以提供例如清洁排出装置或向用户发布维护建议。此外，可以通过测量液滴形式、液滴系列形式或串形式来更精确地表征液滴、液滴系列和串。此处可以确定例如液滴横截面和串的直径。此外，还可以测量液滴的体积，通过其，给定已知的打印材料密度，还可以测定液滴的重量。此外，还可以测定液滴或串的旋转对称程度。在液滴的情况下，可以确定与限定的液滴几何形状的偏差。在串的情况下，可以确定与限定的串几何形状的偏差(例如与圆柱几何形状)。因此，例如，也可以检测和校正打印这些串中的打印头的错误的排出高度或错误的移动速度，这导致来自排出装置的排出串的变形。几何测量可以附加地或可替代地包括测定打印材料的不期望的中断特征，特别是确定串接(stringing)。在体素的打印中，在液滴从排出装置分离之前不久，就会出现这样的形状，即其中液滴在一侧实际上是球形的，但是在另一侧上逐渐变小到一点。分离后，尖端可以变更小或完全消失。在某些情况下，例如过低的反应物温度，部分交联的材料或者在排出装置的次优条件下，特别是在错误的冲头(ram)前进速度，错误的冲头回缩速度(wrongramwithdrawalspeed)，错误的喷嘴打开时间或错误的冲头行程(wrongramstroke)的情况下，然而，尖端并不消失，而是加宽以形成可以如此标记以使其将液滴连接到随后的液滴的线束(thread)。这种效应被称为串接(stringing)。例如，当串逐层中断(discontinue)并再次开始时，在串的情况下也可能存在串接。如果检测到串接达到不可容忍的程度，则可以提供例如清洁排出装置。在优选的实施方案中，还测量从排出装置排出的打印材料的重量。在打印过程期间，因此可以建立打印物体的连续质量平衡。可将通过体积和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用具有至少一个打印头(22)的3D打印装置(10)制造物体(40)的方法，所述打印头(22)具有至少一个排出装置(24)，其中所述排出装置(24)设置成将打印材料(42)放置在目标位置处从而增材制造所述物体(40)，其特征在于，在所述排出装置(24)的区域中检测和/或几何测量离开所述排出装置(24)的打印材料(42)和/或支撑材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 EP PCT/EP2015/0807421.一种使用具有至少一个打印头(22)的3D打印装置(10)制造物体(40)的方法，所述打印头(22)具有至少一个排出装置(24)，其中所述排出装置(24)设置成将打印材料(42)放置在目标位置处从而增材制造所述物体(40)，其特征在于，在所述排出装置(24)的区域中检测和/或几何测量离开所述排出装置(24)的打印材料(42)和/或支撑材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还测量离开所述排出装置(24)的打印材料(42)的重量。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，离开所述排出装置(24)的打印材料(42)的所测量的几何形状以及如果合适的话，所测量的重量用于检测打印错误，特别是错误地未放置的打印材料(42)、异物进入和/或串接。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，特别地在固化的方法步骤之前重新打印所检测的错误地未放置的打印材料(42)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于离开所述排出装置(24)的打印材料(42)的所测量的几何形状，触发所述打印头(22)的清洁和/或发出维护建议。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于所述3D打印装置(10)的一个或多个操作参数，离开所述排出装置(24)的打印材料(42)的几何形状处于闭合回路控制下，所述参数从以下列表中选择：所述打印头(22)的移动速度；在其上增材制造所述物体(40)的基板(30)上方的排出高度(H)；在其上施用所述打印材料(42)的排出装置(24)中占优势的物理压力；材料储存器中的物理供应压力；以及在体素的情况下，打印频率、冲头前进速度、冲头回缩速度、喷射阀的打开时间、和冲头冲程，以及在串的情况下，在线的末端处的流速、进料器速度和材料回缩特性。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何测量是通过透射光操作或反射光操作中的至少一个亮度测量来实现的。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述亮度测量包括评估随时间接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·埃勒尔，马克西米利安·彼得，
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