借助于3D打印的包覆模制制造技术

本发明专利技术涉及一种制造用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件的方法，该方法包括以下步骤：1.由第一热塑性材料模制和/或成型热塑性基底；2.将第二热塑性材料三维打印到在所述步骤1之后获得的热塑性基底的第一区域上，其中，所述热塑性基底的第一热塑性材料和所述第二热塑性材料具有化学兼容性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助于3D打印的包覆模制
本专利技术涉及专用于车辆燃料系统和选择性催化还原(SCR)系统的热塑性材料构件。特别地，本专利技术涉及提供热塑性材料形成的复杂形状以形成专用于车辆燃料系统和SCR系统的热塑性材料构件的制造方法。
技术介绍
目前大多数车辆在它们的燃料系统和它们的SCR系统中包括热塑性材料构件，所述SCR系统允许用还原剂净化排放气体。通常，燃料和SCR系统包括诸如阀门、挡板或传感器的热塑性材料构件。特别地，燃料系统或SCR系统可能会包括具有复杂几何形状的热塑性材料构件，例如防翻转阀门、通气阀门、支架、过滤器、凸嘴(nipple)、加热支撑件、电连接件或存储在系统或SCR系统内或附接在其外表面上的任何其它构件。通常，热塑性材料构件被包含在燃料系统或SCR系统的储箱中。因此，所述热塑性材料构件要求具有优化的形状以实现他们的功能并且不具有大的体积以增大燃料或还原剂在储箱中的存储体积。通常，所述热塑性材料构件通过注射模制、吹气模制、旋转模制、热成型或工业上已知的其它任何类型的热塑性材料模制和/或成型方法来生产。使用所述制造方法的生产周期时间非常短，这对工业明显有益。然而，为了与这样的制造方法兼容，热塑性材料构件必须根据特定规则来设计。不幸的是，借助于这些方法生产的所生产的热塑性材料构件的形状的复杂度有限。构件可能会由于其形状而具有改变的可成型性(moldability)。而且，其上固定有构件的存储燃料或还原剂的储箱的壁厚度、壁厚度过度情况、脱模角度、筋、凸起是影响通过上述模制和成型方法制成的构件的可成型性的因素。特别地，壁厚度应尽可能均匀。因此，厚度从相对厚的横截面变化到更薄的截面应是逐渐的而非突然的。在部件设计中也应避免尖锐的内角(internalcorner)。内角应被圆化成半径为相邻壁厚度的50至75％。同一部件内的非均匀壁会经历不同的冷却速率，这可能会导致孔隙、塌陷和翘曲。为了克服这些形状限制并用上述方法获得良好的可成型性，会需要一序列的多个模制和/或成型方法步骤，这会大幅度延长这样的构件的制造时间。为了与模制方法兼容，某些热塑性材料构件必须分成两个或更多个子部件。这些子部件需要通过诸如焊接、胶合、夹固等的已知方法附接在一起。另一选择是通过三维打印(也称作“增材制造”)一体地制成零件，但工业化方法时间会太长(生产周期时间长)。打印一个物体(对于数克)可能会花数个小时，而注射模制仅需要数秒。而且，为了通过添加特定覆层来获得密封性或进行表面精加工，在打印之后一般需要后期处理(砂纸抛光)。除了上述生产周期时间和后期处理问题之外，通过由三维打印设备相继地沉积层所获得的塑料部件的机械特性(脆性和硬度)比通过注射模制、吹气模制、旋转模制、热成型和涉及热塑性材料模制或成型的其它常见工业方法所获得的热塑性部件的机械特性更差。因此，完全通过由三维打印设备沉积热塑性材料所获得的热塑性材料构件不满足在燃料系统和SCR系统中使用的要求。换句话说，仅基于3D打印的制造方法不是有用的解决方案。而且，大多数与三维打印兼容的热塑性材料不与燃料兼容。例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)在燃料中高度可溶。期望有一种制造方法，能够提供满足专用于燃料系统和SCR系统的构件的机械和化学特性、形状复杂且能在短时间内生产的热塑性材料构件的制造方法。因此，存在对制造以下热塑性材料构件的需求：该热塑性材料构件具有复杂的几何形状，满足机动车辆工业相关的要求，尤其是与它们在燃料系统和SCR系统中的使用相关的要求。本专利技术的目的在于提供一种制造方法以提供具有复杂几何形状的热塑性材料构件并缩短获得所述热塑性材料构件所需要的时间。本专利技术的另一目的在于提供一种具有复杂几何形状的热塑性材料构件。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种通过工业热塑性材料构件用方法的组合生产的用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件。所述用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件通过第一步骤和第二步骤的组合来获得，其中所述第一步骤在于塑料模制(注射模制、吹气模制、旋转模制等)和/或成型(热成型、真空成型、挤出成型等)，所述第二步骤为三维打印。根据一个优选实施例，根据本专利技术的制造用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件的方法包括以下步骤：1.由第一热塑性材料模制和/或成型热塑性基底；2.将第二热塑性材料三维打印到在步骤1之后获得的热塑性基底的第一区域上，其中，热塑性基底的第一热塑性材料和第二热塑性材料具有化学兼容性。本专利技术的想法在于提供一种生产专用于燃料系统和/或SCR系统的热塑性材料构件的方法。在此，燃料包括汽油、柴油和氢气。首先，通过热塑性材料模制和/或成型的工业方法来获得热塑性基底。然后，将至少一种热塑性材料施加到所获得的基底上。所述三维打印方法步骤使不能够通过常见工业塑料模制或成型方法制成的具有复杂几何形状的热塑性材料构件的生产变得容易。因此，它允许所述构件的设计有更大范围的可能性，以完成所述热塑性材料构件在燃料系统或SCR系统内所要求的任务。根据本专利技术的方法避免通过极其耗时的三维打印来制成整个热塑性材料构件。而且，制造整个热塑性材料构件会需要数个并行运作的打印设备。这不适于机动车辆工业中的大规模生产线。这就是为什么仅通过三维打印来实现热塑性材料构件的复杂几何形状细节。术语“复杂的几何形状”在此指不能够通过单一的常见热塑性模制或成型工业方法获得的形状。术语“热塑性材料”在此指任何热塑性材料或热塑性材料混合物，所述热塑性材料是塑料材料、在特定温度以上变得易弯或可成型并在冷却时固化的聚合物。要理解的是，在热塑性材料混合物的情况下，存在于热塑性基底或通过三维打印施加到所述基底上的热塑性材料中的所述热塑性材料混合物分别要求具有与待打印材料的热塑性材料或热塑性基底的材料的化学兼容性。术语“热塑性模制和/或成型工业方法”涉及在工业中使用的塑料模制或成型方法，例如注射模制、吹气模制、旋转模制、挤出成型、注射-吹气模制、砑光(calandering)和热成型，不包括三维打印。术语“构件”在此指可能会布置在燃料系统或SCR系统内或它们的外表面上的任何类型的元件。所述构件可以非排他地是：防翻转阀门、通气阀门、充装限制通气阀门、凸嘴(nipple)、支架、过滤器、加热支撑件、电连接器、燃料或SCR储箱壳体的一部分、燃料或SCR储箱壳体、支架和夹件。术语“热塑性基底”指通过工业热塑性成型或模制方法获得的热塑性元件。术语“化学兼容性”在此定义为两种化学物质能够焊接在一起。在一个具体实施例中，两个热塑性元件的焊接理解为两种熔融热塑性材料压在一起而发生自粘合现象(autohesionphenomenon)。这样的自粘合是描述形成强连结的跨热塑性聚合物界面的分子间扩散和链缠结的现象。与依赖于表面能量学(或相似或不相似的两种材料之间的次级化学键)的粘结不同地，自粘合依赖于相似材料的聚合链的次级键和链缠结。在理想条件下，当不再能从物体区分出界面时完成扩散。一旦在界面处实现热塑性聚合物与热塑性聚合物的接触，就需要分子间扩散和缠结以完成所述方法并形成良好的焊接。在表I中提供了兼容材料的非穷尽清单。在一个优选实施例中，第二热塑性材料通过三维打印设备来打印，该第二热塑性材料以丝线或颗粒的形式供给给喷嘴，在喷嘴中加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件的方法，该方法包括以下步骤：1.由第一热塑性材料模制和/或成型热塑性基底；2.将第二热塑性材料三维打印到在所述步骤1之后获得的热塑性基底的第一区域上，其中，所述热塑性基底的第一热塑性材料和所述第二热塑性材料具有化学兼容性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 EP 16184967.4;2017.05.24 EP 17305612.81.一种制造用于燃料系统或SCR系统的热塑性材料构件的方法，该方法包括以下步骤：1.由第一热塑性材料模制和/或成型热塑性基底；2.将第二热塑性材料三维打印到在所述步骤1之后获得的热塑性基底的第一区域上，其中，所述热塑性基底的第一热塑性材料和所述第二热塑性材料具有化学兼容性。2.如权利要求1所述的制造热塑性材料构件的方法，该方法包括以下步骤：3.将第三热塑性材料三维打印到在所述步骤1之后获得的热塑性基底的第二区域上，其中，所述热塑性基底的第一热塑性材料、所述第二热塑性材料和所述第三热塑性材料具有化学兼容性。3.如权利要求2所述的制造热塑性材料构件的方法，该方法包括以下步骤：4.将第四热塑性材料三维打印到在所述步骤1之后获得的热塑性基底的第三区域上，其中，所述热塑性基底的第一热塑性材料、所述第二热塑性材料、所述第三热塑性材料和所述第四热塑性材料具有化学兼容性。4.如权利要求2所述的制造热塑性材料构件的方法，其中，所述将第二热塑性材料三维打印到所述热塑性基底上包括以下步骤：2.1将所述第二热塑性材料以丝线或颗粒的形式供给给喷嘴，2.2加热所述喷嘴中的第二热塑性材料，2.3使所述喷嘴中的第二热塑性材料熔化，2.4使所述第二热塑性材料通过挤出头部流出所述喷嘴。5.如权利要求3所述的制造热塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·德凯泽，埃里克·德帕里，
申请(专利权)人：全耐塑料高级创新研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE