用于处理残余热塑性粉末的装置制造方法及图纸

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)的装置(10)。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特征的装置：‑用于将包含所述残余粉末(R)的粉末(P)进料到挤压区域(29)的进料装置(11)，以及‑两个能够沿相反的方向驱动的能够旋转的辊元件(21、22)，该辊元件的侧表面(21.1、22.1)在挤压区域(29)中彼此相邻，并且辊元件各自在侧向上具有彼此成对地配置的多个模制元件(23、24)，以便在挤压区域(29)中将粉末(P)压制成颗粒(G)，其中凸轮机构(27)被构造成根据旋转角度径向地偏转第一辊元件(21)的模制元件(23)。

【技术实现步骤摘要】
用于处理残余热塑性粉末的装置
本专利技术涉及一种用于处理残余热塑性粉末的装置。
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)成产三维模型。这些工艺也以集合性术语已知，例如“快速原型制作”、“快速制造”或“快速工具”。在这种情况下，通常执行初级成形步骤，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成型(FDM)，其中工件由热塑性材料以层的形式建立。塑料材料例如以粉末或线料的形式进料，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。在已经建立一层之后，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。该方法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。该粉末有时可以在增材制造工艺中重复使用，只要其化学和物理性质未改变或仅改变到不显著的程度。然而，例如在SLS中，粉末颗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。即使粉末颗粒的部分烧结也使它们不适合重复使用，因为不可能在其中建立光滑的粉末层。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颗粒形式，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，水分在颗粒中聚集或积聚，同样损害其性质。US1，299，570A公开了一种压片机，其具有可围绕垂直旋转轴线旋转的头部，并具有与其配合的上冲头和下冲头，它们以垂直可移位的方式形成。在一个区域中，辊布置在头部的上方和下方，辊在头部的旋转期间使冲头朝向彼此偏转。在该工艺中，位于冲头之间的材料被挤压成片剂形式。在头部进一步旋转时，首先上冲头上升，然后下冲头上升，结果是片剂被排出。从US2006/0013914A1中已知类似的机器，但是该机器具有用于两个连续挤压操作的两对辊。US4，833，880A也公开了一种可比较的装置。US5，236，603A公开了一种用于回收塑料容器的设备。其中，在不同的处理步骤中，首先将塑料容器切成薄片大小，通过气流分离出轻质材料，多次洗涤和干燥塑料片，并通过两个水力旋流器从塑料片中分离残余物。除了塑料奶瓶之外，还可以回收例如农用薄膜或医疗废物。US4，4Z，733A公开了一种用于处理液体放射性废物的设备。该设备具有干燥放射性废物的单元、粉碎干燥后的放射性废物的单元、以及通过每个侧表面都具有凹部的挤压辊将粉碎后的放射性废物成型的压模机。为了在压模期间更容易使空气逸出，在侧表面中形成与凹部相邻的排气槽。US2004/0012114A1公开了由至少一种基本上粉状或粒状的热塑性或热弹性聚合物和基本上惰性的填料生产颗粒状中间产物的工艺。该中间产物旨在通过热塑性加工方法进一步加工成塑料模制品。在这种情况下，将聚合物和填料混合，并将粉末混合物压实以形成具有相对大的粒大小的颗粒，其中压实仅在机械压力下进行而没有聚合物的塑化。EP2，915，6ZA1公开了一种用于生产母料的方法。在这种情况下，准备粉末作为原材料，其显示残余调色剂。将粉末进料到排气双螺杆挤出机，熔化并挤出，结果形成挤出物。随后将挤出物切碎成粒料。根据所指出的现有技术，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的利用增材制造工艺中出现的残余粉末的目的。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的装置来实现，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装置。出现残余粉末的增材制造工艺可以特别地是选择性激光烧结(SLS)。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。可以提供不同粒大小的粉末，尽管这些粒大小通常在0.1mm以下。如果粉末微粒在增材制造工艺的过程中例如通过部分烧结而附聚，则附聚物也可具有较大尺寸。该装置包括用于将具有残余粉末的粉末进料到挤压区域的进料装置。这种进料装置可以具有一个或多个分配开口，粉末例如在重力作用下从分配开口中出来，并掉落或细流到挤压区域中。在这种情况下，进料装置至少部分地竖直布置在挤压区域上方。此外，还可以有其它可能的方式将粉末引入挤压区域，例如喷射。然而，通常，依靠重力的进料是最简单且最节能的选择。粉末具有残余粉末，即粉末可任选地具有至少一种其它组分，其优选同样以粉末形式存在。该装置具有两个可沿相反方向驱动的可旋转的辊元件，其侧表面在挤压区域中彼此相邻，并且每个侧表面具有多个彼此成对配置的模制元件，以便在挤压区域中将粉末压制成颗粒。每个辊元件(在下文中被称为第一辊元件和第二辊元件)可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。当按预期使用该装置时，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°。辊元件是可旋转的，即以可旋转的方式安装，并且可在相反方向上驱动。因此，它们可由至少一个驱动器驱动，使得它们沿彼此相反方向旋转。更确切地说，提供具有相等旋转速度的驱动器，使得辊元件在相反方向上彼此同步地旋转。通常，辊元件被构造成使得它们的侧表面在挤压区域中向下移动，结果是粉末在挤压区域中在辊元件之间向下传送。这导致当进料装置允许粉末掉落到挤压区域时粉末的连续向下运动。关于驱动器，有各种可能性。例如，每个辊元件可由单独的马达驱动器驱动。马达驱动器可作用于辊元件中的一个，该辊元件又驱动另一个辊元件，或者两个辊元件可通过力传递和/或传动元件联接到马达驱动器。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”不应被解释为限制性的。尽管辊元件优选为辊或辊状本文档来自技高网...

【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)的装置(10)，具有：/n-用于将包含所述残余粉末(R)的粉末(P)进料到挤压区域(29)的进料装置(11)，以及/n-两个能够沿相反的方向驱动的能够旋转的辊元件(21、22)，所述辊元件的侧表面(21.1、22.1)在所述挤压区域(29)中彼此相邻，并且所述辊元件各自在侧向上具有彼此成对地配置的多个模制元件(23、24)，以便在所述挤压区域(29)中将所述粉末(P)压制成颗粒(G)，/n其中凸轮机构(27)被构造成根据所述旋转角度径向地偏转第一辊元件(21)的所述模制元件(23)。/n

【技术特征摘要】
20190311 DE 102019203284.21.一种用于处理来自增材制造工艺的残余热塑性粉末(R)的装置(10)，具有：
-用于将包含所述残余粉末(R)的粉末(P)进料到挤压区域(29)的进料装置(11)，以及
-两个能够沿相反的方向驱动的能够旋转的辊元件(21、22)，所述辊元件的侧表面(21.1、22.1)在所述挤压区域(29)中彼此相邻，并且所述辊元件各自在侧向上具有彼此成对地配置的多个模制元件(23、24)，以便在所述挤压区域(29)中将所述粉末(P)压制成颗粒(G)，
其中凸轮机构(27)被构造成根据所述旋转角度径向地偏转第一辊元件(21)的所述模制元件(23)。


2.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
其中，所述凸轮机构(27)构造成使所述第一辊元件(21)的所述模制元件(23)在所述挤压区域(29)中径向向外偏转，以便支持所述粉末(P)的压制。


3.根据权利要求1或2所述的装置，
其特征在于，
所述侧表面(21.1、22.1)在所述挤压区域(29)中以彼此接触的方式滚动。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述凸轮机构(27)具有相对于所述第一辊元件(21)的第一旋转轴线(A)偏心并且布置在所述第一辊元件(21)内的凸轮元件(28)，所述模制元件(23)可通过所述凸轮元件(28)径向偏转。


5....

【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