通过在冲压法中逐层构建而制造物件的方法和系统技术方案

制造物件的方法，其中选择性地至少部分熔融包含可熔聚合物的层(200)。这根据要形成的物件的所选截面进行。至少部分熔融的材料逐层附加到载体(500)或之前与载体(500)接合的层上。适用于进行本发明专利技术的方法的系统具有基底(100)、控制单元(600)、用于将粒子施加到基底(100)上的施加单元(700)、能量作用单元(700)和接触单元(800)。

Method and System for Manufacturing Objects by Constructing Layers by Layers in Stamping Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过在冲压法中逐层构建而制造物件的方法和系统本专利技术涉及制造物件的方法，其中选择性地至少部分熔融包含可熔聚合物的层。这根据要形成的物件的所选截面进行。至少部分熔融的材料逐层附加到载体或之前与载体接合的层上。适用于进行本专利技术的方法的系统具有基底、控制单元、用于将粒子施加到基底上的施加单元、能量作用单元和接触单元。增材制造法是用于逐层构建物件的方法。它们因此明显不同于其它制造物件的方法，如铣削、钻孔或切削加工。在后一方法中，处理物件以使其通过去除材料获得其最终几何。增材制造法利用不同材料和工艺技术，以逐层构建物件。在所谓的熔融沉积成型（FDM）中，例如将热塑性塑料丝液化并使用喷嘴在移动式构建平台上逐层沉积。在凝固后形成固体物件。基于物件的CAD图控制喷嘴和构建平台。如果这种物件的几何复杂，例如具有几何背切（Hinterschneidung），必须另外一起印刷支撑材料并在物件完成后再去除。此外存在利用热塑性粉末以逐层构建物件的增材制造法。其中，通过所谓的涂覆机施加薄粉末层，随后使用能量源选择性熔融。周围粉末在此支撑部件几何。由此可以比上述FDM法时更经济地制造复杂几何。此外，在所谓的粉末床中可以密排方式布置或制造不同的物件。由于这些优点，基于粉末的增材制造法属于市场上最经济的增材制造法。它们因此被工业用户主要使用。基于粉末的增材制造法的实例是所谓的选择性激光烧结（SLS，选择性激光烧结）或高速烧结（HSS）。它们与彼此的区别在于将用于选择性熔融的能量输入塑料的方法。在激光烧结法中，经由偏转的激光束实现能量输入。在所谓的高速烧结（HSS）法（EP1648686）中，与选择性印刷到粉末床中的IR吸收剂组合着经由红外（IR）辐射器进行能量输入。所谓的选择性热烧结（SHS）利用传统热印刷机的印刷单元，以选择性熔融热塑性粉末。从更近的范畴上说不属于增材制造法，但转印或移印（Tampondruck）法在半导体工业中用于构建电子元件。例如，EP1713311A1公开了使用功能墨水和旋转辊到辊压印程序而制造电子集成电路的方法和装置。该方法包括将功能墨水注入成型辊中的凹部的第一步骤、从成型辊表面除去墨水的第二步骤、将注入成型辊的功能墨水干燥的第三步骤、将功能墨水的干燥表面转移到印刷辊上的第四步骤、将转移到印刷辊上的功能墨水的另一表面干燥的第五步骤、将功能墨水从印刷辊转移到从辊上退卷的柔性印刷纸上的第六步骤和将其上已印刷了电子电路的印刷纸卷绕到卷纸辊上的第七步骤。WO2003/059026A1公开了制造电路的方法，其包括步骤：向转印装置供应基底；向转印装置和基底之间供应配备有材料的载体，其中该材料包含电功能聚合物材料；使用转印装置将材料的至少一部分从载体结构化转印到基底上；和固定已结构化转印在基底上的材料以获得固定材料的特定结构。为在增材制造领域的范畴中通过转印法构建三维结构，迄今已存在不同的大多复杂的方法。技术CN204109374U描述了用于三维打印的热转印带和包含这种带的3D打印机。该3D打印机包括打印平台和打印头，其中打印平台与打印头之间的距离可调适。WO2012/164015A1涉及用于制造多个层以形成堆叠体的增材构建法。在该方法中，在第一电位下的导电元件和第二电位下的离子源之间生成可变电位差并在导电元件和离子源之间建立电场。电场穿透堆叠体到距转印介质最近的堆叠体的最近表面。该方法进一步包括将电荷从离子源积聚到堆叠体的最近表面上并将沉积材料从转印介质转移到最近的表面上。控制在堆叠体的最近表面处的场强，以实现沉积材料均匀转移到最近的表面上。US2009/304952A1公开了用于制造三维物体的装置，其包括被设置为在制造过程中承托物体的托盘；在其上沉积建造材料的沉积表面和被设置为根据层图像（Schichtbild）以层形式在沉积表面上选择性沉积建造材料的喷墨印刷头。当托盘移动物件以使其与沉积的材料接触时，沉积的材料与要制造的物体结合。WO2015/07066A1A1描述了用于制造三维物体的增材制造系统。设置树脂施加器，以在薄膜基底的第一面上施加可固化树脂层。该薄膜基底由透明支承板支承，并设置用于辐射固化该树脂层的辐射源。设置用于承托至少部分对应于三维物体的一个或多个固化树脂层的堆叠布置的平台，并使用定位系统进行薄膜基底和平台的相对定位。存在基本平行于树脂层布置的掩模，并根据物件的截面而至少部分阻挡入射辐射到达树脂层。在增材制造领域中描述的转印法的缺点在于它们在装置方面是复杂的，或由于一些方法步骤的静电性质而不能加工每种热塑性材料。本专利技术的目的是至少部分克服现有技术的至少一个缺点。本专利技术的另一目的是提供简化的增材制造法，其中与目前可得的粉末法相比可使用宽范围的材料。本专利技术的另一目的是提供可用于尽可能保护资源和个性化制造物件的方法和系统。根据本专利技术通过如权利要求1中所述的方法实现该目的。在权利要求14中说明了用于进行该方法的系统。在从属权利要求中说明了有利的扩展方案。它们可任意地互相组合，除非从上下文中清楚看出相反的意思。制造物件的方法包括步骤：I)在基底上提供层，其中所述层含有可熔聚合物；II)将能量作用于与物件的第一所选截面对应的在步骤I)中提供的层的所选部分，以将该层在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积（Volumen）；III)使所述至少一个在步骤II)中获得的体积与载体接触，以将所述至少一个体积与载体接合；IV)将载体连同所述至少一个与载体接合的体积一起从基底上移除；V)在所述基底上或在另一基底上提供另一层，其中所述层含有可熔聚合物；VI)将能量作用于与物件的另一所选截面对应的在步骤V)中提供的层的所选部分，以将该层在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积；VII)使所述至少一个在步骤VI)中获得的体积与之前与载体接合的体积的至少一个接触，以将在步骤VI)中获得的体积与之前与载体接合的体积的至少一个接合；VIII)将载体连同与载体接合的体积一起从基底上移除；IX)重复步骤V)至VIII)直至形成物件。本专利技术的方法中的步骤I)至IV)涉及物件的第一层的构建。与此相反，步骤V)至VIII)涉及所有进一步的层的构建。区别在于在步骤III)中使载体与形成的体积接触而在步骤VII)中使形成的体积与已粘附到载体上的体积接触。在该方法的步骤I)和V)中，在基底上提供层。该层含有可熔聚合物并因此形成要制造的物件的建造材料。除可熔聚合物外，该层还可含有其它添加剂，如填料、稳定剂等，以及其它聚合物。该层中的添加剂总量可以例如为≥0.1重量%至≤50重量%，优选≥0.3重量%至≤25重量%，特别优选0.5重量%至15重量%。在步骤II)和VI)中，根据物件的所选截面而至少部分熔融该层的区域或其中存在的可熔聚合物。优选熔融为此设置的所有可熔融材料。所述熔融可以例如使用可偏转激光进行且对应于要制造的物件的所选截面。下面阐述本专利技术的用于熔融的其它可能方式。适宜地借助CAD程序进行各自截面的选择，用CAD程序生成要制造的物件的模型。这一操作也被称为“剖切（Slicing）”并充当控制照射的基础。在照射粒子层后获得的连续区域在本专利技术中被称为“体积”。在步骤III)和VII)中接触所述体积，以达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造物件的方法，其包括步骤：I) 在基底(100)上提供层(200)，其中所述层(200)含有可熔聚合物；II) 将能量作用于与物件的第一所选截面对应的在步骤I)中提供的层(200)的所选部分，以将层(200)在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积(400、401)；III) 使所述至少一个在步骤II)中获得的体积(400、401)与载体(500)接触，以将所述至少一个体积(400、401)与载体(500)接合；IV) 将载体(500)连同所述至少一个与载体(500)接合的体积(400、401)一起从基底(100)上移除；V) 在所述基底(100)上或在另一基底上提供另一层(201)，其中所述层(201)含有可熔聚合物；VI) 将能量作用于与物件的另一所选截面对应的在步骤V)中提供的层(201)的所选部分，以将层(201)在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积(402、403)；VII) 使所述至少一个在步骤VI)中获得的体积(402、403)与之前与载体(500)接合的体积(400、401)的至少一个接触，以将在步骤VI)中获得的体积(402、403)与之前与载体(500)接合的体积(400、401)的至少一个接合；VIII) 将载体(500)连同与载体(500)接合的体积(400、401、402、403)一起从基底(100)上移除；IX) 重复步骤V)至VIII)直至形成物件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.22 EP 16199955.21.制造物件的方法，其包括步骤：I)在基底(100)上提供层(200)，其中所述层(200)含有可熔聚合物；II)将能量作用于与物件的第一所选截面对应的在步骤I)中提供的层(200)的所选部分，以将层(200)在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积(400、401)；III)使所述至少一个在步骤II)中获得的体积(400、401)与载体(500)接触，以将所述至少一个体积(400、401)与载体(500)接合；IV)将载体(500)连同所述至少一个与载体(500)接合的体积(400、401)一起从基底(100)上移除；V)在所述基底(100)上或在另一基底上提供另一层(201)，其中所述层(201)含有可熔聚合物；VI)将能量作用于与物件的另一所选截面对应的在步骤V)中提供的层(201)的所选部分，以将层(201)在所选部分中至少部分熔融并获得至少一个至少部分熔融的体积(402、403)；VII)使所述至少一个在步骤VI)中获得的体积(402、403)与之前与载体(500)接合的体积(400、401)的至少一个接触，以将在步骤VI)中获得的体积(402、403)与之前与载体(500)接合的体积(400、401)的至少一个接合；VIII)将载体(500)连同与载体(500)接合的体积(400、401、402、403)一起从基底(100)上移除；IX)重复步骤V)至VIII)直至形成物件。2.如权利要求1中所述的方法，其中进行步骤II)和/或VI)，以通过用一个能量束或多个能量束(300、301、302、303)照射而将能量作用于层(200、201)的所选部分。3.如权利要求1中所述的方法，其中进行步骤II)和/或VI)，以首先将液体施加到层(200、201)的所选部分上，其中所述液体相对于未与其接触的区域而言提高与其接触的层(200、201)的区域中的能量吸收，随后对层(200、201)施以能量源。4.如权利要求1至3任一项中所述的方法，其中进行步骤I)和/或V)，以将包含粒子的层(200、201)施加到基底(100)上，其中所述粒子含有可熔聚合物。5.如权利要求1至3任一项中所述的方法，其中进行步骤I)和/或V)，以提供含有可熔聚合物的薄膜，其中所述薄膜布置在作为基底的载体薄膜上。6.如权利要求1至5任一项中所述的方法，其中进行步骤III)和/或步骤VII)中的接触，以进行载体(500)向基底(100)的相对运动、监测载体(500)与基底(100)之间和/或载体(500)与层(200、201)的表面之间的距离并在低于预定距离时中断相对运动。7.如权利要求1至5任一项中所述的方法，其中进行步骤III)和/或步骤VII)中的接触，以进行载体(500)向基底(100)的相对运动、监测载体(500)与基底(100)之间和/或载体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：D阿克滕，T比斯根，C托姆奇克，R瓦格纳，B梅特曼，D迪克斯特拉，L阿克巴斯，A格杜，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE