残余热塑性粉末的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种用于处理来自增材制造工艺的残余热塑性粉末(R)的方法。为了允许改进利用增材制造工艺中出现的残余粉末，本发明专利技术提供了具有以下步骤的方法：‑提供具有残余粉末(R)的粉末(P)；以及‑将所述粉末(P)压缩成颗粒(G)，作为初级塑造工艺的原材料。

【技术实现步骤摘要】
残余热塑性粉末的处理方法
本专利技术涉及一种处理残余热塑性粉末的方法。
技术介绍
目前存在各种工艺，通过这些工艺，基于设计数据，可以由无定形或形状中性的材料例如粉末(可能添加粘合剂)或液体(有时还包括熔融固体)产生三维模型。这些工艺也以集合性术语已知，例如“快速原型”、“快速制造”或“快速工具”。在这种情况下，通常执行初级塑造步骤，其中起始材料从一开始就以液体形式存在，或者同时液化并在预期位置固化。在这种情况下，一种已知的工艺是熔融沉积建模(FDM)，其中工件由热塑性材料以层的形式构建。塑料材料例如以粉末或线料的形式供给，熔化并通过印刷头以熔融形式施加，该印刷头连续地施加待生产的物体的单独的、大致水平的层。还已知的是这样的工艺，其中粉状材料例如塑料材料被分层施加，并且通过局部施加或印刷上的粘合剂选择性地固化。在其它工艺中，例如选择性激光烧结(SLS)，例如使用刮刀将粉末分层地施加到基板上。通过合适的聚焦辐射(例如激光束)选择性地加热粉末，并因此烧结。在已经构建一层之后，稍微降低基板并施加新的层。除了塑料材料之外，还可以使用陶瓷或金属作为粉末。在生产工艺之后必须除去未烧结的粉末。在类似的选择性激光熔化(SLM)工艺中，由辐射引入的能量的量如此之高，以致于粉末被局部熔化并固化成相干的固体。该工艺特别用于金属粉末的情况。在基于粉末的工艺中，通常出现进一步使用不是最终物体的一部分的残余粉末的问题。这些有时可以在增材制造工艺中重复使用，只要它们的化学和物理性质没有改变或仅改变到不显著的程度。然而，例如在SLS中，粉末微粒可能已经暴露于激光束附近的升高的温度下，而实际上没有被烧结而具有使它们不适合直接重复使用的改变的性质。即使粉末微粒的部分烧结也使它们不适合重复使用，因此不可能在其中构建光滑的粉末层。原则上，这种残余粉末可以用于例如塑料加工。然而，为此目的，首先必须将它们转化成粒状形式，为此将粉末熔融并(例如用水)再次冷却。然而，这是能量和成本密集的，并且熔化损害了塑料材料的材料性质。此外，当用水冷却时，湿气在颗粒中聚集或积聚，同样损害其性质。BG111500A公开了一种重复使用复印机或打印机的残余调色剂的方法。残余调色剂可以与各种其它物质例如溶剂或增材混合，并且例如用作金属的腐蚀抑制剂。或者，它们可以在挤出、造粒或压片之后用于注塑成型。US8185229B2示出了具有构建室的3D打印机，在打印操作期间粉末被分层引入到构建室中。粉末的下表面由两个位于上下设置的板构成，每个板都具有开口。在板的下面布置有真空源。使用真空，过量的粉末可被抽吸并返回到存储容器中，结果是其可被用于进一步的3D打印。US6146560A公开了一种生产物体的工艺，其中首先生产混合物，该混合物具有由陶瓷物体、分散剂、pH调节剂、杀生物剂、凝胶形成材料和载体制成的重复使用的陶瓷粉末。在剪切力的作用下，在升高的温度下将混合物混合到混合物中以便产生模制化合物。通过在升高的温度和压力下进行初级塑造，由模制化合物生产物体。US6284186B1描述了一种使用重复使用的玻璃粉末作为模塑塑料部件中的填料的工艺。在这种情况下，将重复使用的玻璃粉末与塑料材料结合，其中玻璃粉末可以占组合物的多达80％的重量。该组合物可用于各种工艺，例如注塑成型、挤出或吹塑模制。US20080300353A1公开了一种烧结粉末，其具有聚酰胺和金属皂。该粉末用于选择性激光烧结。金属皂的加入导致所生产的工件的机械性能改善，并且导致生产工艺中残留的残余粉末的重复使用性改善。根据所述现有技术，在增材制造工艺例如选择性激光烧结中出现的残余粉末的利用方面仍然存在改进的空间。特别地，将期望的是利用不能在增材制造工艺中再次使用的残余粉末。
技术实现思路
本专利技术基于允许改进利用增材制造工艺中产生的残余粉末的目的。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现，其中从属权利要求涉及本专利技术的有利实施例。应当注意，在以下描述中单独指定的特征和措施可以以任何期望的技术上有意义的方式彼此组合，并且公开本专利技术的另外的实施例。本说明书另外特别结合附图表征和说明了本专利技术。本专利技术提供了一种用于处理来自增材制造工艺的残余热塑性粉末的方法。不言而喻，增材制造工艺是基于粉末的工艺。残余粉末至少部分是热塑性的，即，其具有至少一种热塑性材料，任选地还具有热塑性材料的混合或混合物。特别地，聚酰胺适合作为这样的材料。此外，还可以包含其它非热塑性材料。例如，可以包含彩色微粒或填料，例如玻璃纤维。可以提供不同粒度的粉末，尽管这些粒度通常在0.1mm以下。如果粉末颗粒在增材制造工艺的过程中例如通过部分烧结而附聚，则所述附聚物也可具有较大尺寸。在该方法的一个步骤中，提供了一种包含残余粉末的粉末。换句话说，残余粉末形成粉末的至少一部分。任选地，可以处理残余粉末，例如可以部分地破碎附聚物，尽管这通常不是必需的。在进一步的步骤中，将粉末压缩成颗粒作为用于初级塑造工艺的原材料。这种压缩可以借助于挤压装置来执行。在这一点上，也可以说是压缩模塑，其中在压力作用下，产生粉末颗粒的内聚力，并且还限定了由此形成的颗粒的形状。颗粒在此理解为粒状材料，其中单个粒的形状没有限定。它们可以例如以球形、圆柱形、多边形或无定形的方式设计。在这方面，颗粒的粒尺寸也没有定义。优选地，粒的最大尺寸在0.5mm和10mm之间。颗粒的单个粒的形状和尺寸可以是均匀的或不均匀的。颗粒的每个粒至少部分地由热塑性材料组成，可选地还由热塑性材料的混合物组成，因为其通过压缩粉末来制造。压缩可以使用各种挤压装置进行，特别是使用具有两个沿相反方向旋转的辊元件的挤压装置，辊元件的侧表面在挤压区域中彼此相邻，并且所述辊元件各自在侧表面具有多个模制元件，所述模制元件成对地彼此相关联，并且在挤压区域中将粉末压缩成颗粒。每个辊元件(在下文中被称为第一辊元件和第二辊元件)围绕相应的旋转轴线旋转。旋转轴通常彼此平行地延伸，但是也可以例如彼此以高达45°或高达30°的角度延伸。当装置按预期使用时，旋转轴优选水平延伸，也就是说与重力作用方向成90°角，尽管在此也可能有偏差。通常，每个旋转轴相对于水平面倾斜小于30°。辊元件以相同的速度旋转，即，彼此同步地沿相反的方向旋转。侧表面(也就是说两个辊元件相对于相应的旋转轴线的外表面)在挤压区域中彼此相邻地布置。通常，挤压区域是辊元件的侧表面彼此相距最小距离的区域。术语“辊元件”不应被解释为在这方面的限制。尽管辊元件优选辊或辊状形状，其中侧表面设计成相对于特定旋转轴线完全或部分地旋转对称，但情况并非必须如此。每个辊元件在侧表面(也可以说在侧表面的区中)具有多个模制元件。每个辊元件的模制元件通常围绕侧表面的整个圆周分布，其中它们通常可以是偏置的，并且特别地彼此间隔开。每个辊元件的模制元件可形成为彼此相同或不同。模制元件成对地彼此相关联，并且在挤压区域中将粉末压制成颗粒。换句话说，第一辊元件的第一模制元件分别与第二辊元件的第二模制元件相关联。这两个模制元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理来自增材制造工艺的残余热塑性粉末(R)的方法，至少具有以下步骤：/n-提供具有残余粉末(R)的粉末(P)；以及/n-将所述粉末(P)压制成颗粒(G)，作为初级塑造工艺的原材料。/n

【技术特征摘要】
20190311 DE 102019203285.01.一种用于处理来自增材制造工艺的残余热塑性粉末(R)的方法，至少具有以下步骤：
-提供具有残余粉末(R)的粉末(P)；以及
-将所述粉末(P)压制成颗粒(G)，作为初级塑造工艺的原材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在压缩过程中，所述残余粉末(R)保持固态。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
为了提供所述粉末(P)，使用在选择性激光烧结期间出现的所述残余粉末(R)。


4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于，
为了提供所述粉末(P)，将所述残余粉末(R)与至少一种添加剂(Z)混合。


5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于，
提供所述残余粉末(R)的重量比例至少为95％的所述粉末(P)。


6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，
其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺·阿尔维斯，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US