用于由弹性体制造成形体的增材制造方法技术

本发明专利技术涉及用于制造由至少一层组成的的由非热塑性的弹性体材料(1)制成的成形体(100)的方法，包括下面的步骤：将高粘性的弹性体材料(1)输送至处理单元(2)；在处理单元(2)中处理弹性体材料(1)并且产生弹性体材料(1)的材料流；将弹性体材料(1)输送到存储单元(4)中并且在存储单元(4)中产生弹性体材料(1)的理论压力；将弹性体材料(1)输送至成形单元(5)，在所述成形单元中，针对性地释放弹性体材料(1)，以用于产生至少一层要形成的成形体(100)；通过交联单元(9)交联成形体(100)的所述至少一层或整个成形体(100)。述至少一层或整个成形体(100)。述至少一层或整个成形体(100)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于由弹性体制造成形体的增材制造方法


[0001]本专利技术涉及用于一种制造具有按照权利要求1的特征的成形体的制造方法。

技术介绍

[0002]弹性体成型料的挤出、计量和注塑在行业中符合标准地使用，例如用于制造密封装置和膜片。在挤出器中处理的弹性体借助喷嘴引入注塑模具中。在此使用具有平均的通道直径1
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5mm的小的喷嘴。在喷嘴内的压力损耗强烈依赖于喷嘴几何结构和通过量以及材料粘度。
[0003]也总体已知并且逐步广泛使用的是，将各种材料以所谓的3D打印处理并且以增材制造方法制造产品。这样已知用于在增材制造中以热塑性的材料层式地构造产品的设备。这样的设备例如在DE 10 2009 030 099 A1、EP 1 886 793 B1和EP 2 782 742 81 B1中说明。

技术实现思路

[0004]本专利技术的任务是，说明一种用于制造成形体的方法，通过所述方法，可以由非热塑性的弹性体材料制造成形体。另一个任务是，通过所述方法也可以高精度地制造具有特别精细的结构的成形体。
[0005]技术解决方案
[0006]该任务通过具有权利要求1的特征的用于制造成形体的制造方法解决。
[0007]按照本专利技术，识别为有利的是，以增材制造方法处理非热塑性的弹性体材料并且在此制造成形体。
[0008]按照本专利技术的方法用作为用于制造由至少一层组成的由非热塑性的弹性体材料制成的三维成形体的增材制造方法。亦即所述材料是在排除热塑性的弹性体的情况下的橡胶状的材料。所述方法具有下面的步骤：
[0009]a)输送皮革(即由弹性体材料制成的垫)、条、圆盘(即由弹性体材料制成的盘)或绳形式的作为原材料的弹性体材料给处理单元。
[0010]b)在处理单元中处理弹性体材料并且产生弹性体材料的材料流。在此也可以产生弹性体材料的确定的粘性并且可以进行热和材料的均匀化。
[0011]c)将弹性体材料输送到存储单元中并且在存储单元中产生弹性体材料的预压力。预压力在此尤其是处于600巴以下的范围中并且依赖于处理的材料。
[0012]d)将弹性体材料输送至成形单元，在所述成形单元中，针对性地释放弹性体材料，以用于产生至少一层要形成的成形体并且因此用于成形体的层式成型。弹性体材料在此尤其是以在0.5
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30g/h的范围中的质量流输送。
[0013]e)通过交联单元交联成形体的所述至少一层或整个成形体，其中，所述交联可以热、光学或化学地进行。
[0014]方法步骤a)至e)可以尤其是在用于制造成形体的机器、装置中执行。备选地，用于
制造成形体的装置可以这样设计，使得步骤e)可以在单独的间隔开设置的设备中进行，即当进行整个成形体的交联时。
[0015]弹性体材料是按照标准ASTM D1418
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17“橡胶和橡胶胶乳
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命名的标准实施规程(Standard Practice for Rubber and Rubber Latices—Nomenclature)”的非热塑性的弹性体材料。
[0016]非热塑性的弹性体材料的技术上令人感兴趣的特性首先通过复合实现。复合理解为加入确定的添加剂，例如：填料、老抗化剂、软化剂、处理助剂、交联化学试剂等。添加剂的类型和量针对材料的分别要求的特性曲线。在非热塑性的弹性体材料的交联过程、所谓的硫化中，形成不可逆的化学的交联位置。
[0017]这些高聚合的有机网络具有高的弹性并且能实施可逆地大的变形。
[0018]在步骤c)中输送到存储单元中的弹性体材料是完成混合的材料，没有其他的材料再加入所述完成混合的材料中。
[0019]特别优选所述非热塑性的弹性体材料是由化学交联的橡胶制成的材料。
[0020]在按照本专利技术的方法中，弹性体材料在步骤a)至d)期间是高粘性亦即非液态的，并且也可交联。弹性体材料特别是具有粘性，即相对于在100至1000000Pa
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s的范围中的剪切的阻力。借此存在粘性，所述粘性例如相比于在注塑方法中处理的热塑性塑料显著较高。
[0021]这样的方法以非热塑性的弹性体材料实施是出人意外的：
[0022]运输通过喷嘴的材料的压力损耗的计算主要在专业书籍“用于塑料和橡胶的挤出工具(Extrusionswerkzeuge f
ü
r Kunststoffe und Kautschuke),Michaeli,第二版第2.1章以及第3.1章”中说明。
[0023]压力损耗计算基于用于不可压缩的粘性的流体通过管的层流的哈根
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泊肃叶(Hagen
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Poiseuille)定律：
[0024][0025]Δv＝通过管的体积流量[m3/s][0026]Δp＝在管的始端和末端之间的压差[Pa][0027]r＝管的内半径[m][0028]l＝管的长度[m][0029]η＝流动的液体的粘性[Pa s][0030]用于制造和例如计量具有小的直径的链以标准弹性体复合物和通常的粘性按照来自技术文件的通常的计算法则需要大约700至远超过10000巴的非常高的压力，以便达到0.5
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30g/h的质量流。然而这样高的压力只可困难地产生并且不实际。令人意料不到地发现，较小的压力也足够使弹性体材料在成形单元中成形和释放。这在于，弹性体材料在输送通过成形单元、例如细的喷嘴时的实际压力损耗显著低于按照业内通常的计算所期待的压力损耗。
[0031]在所述方法的一种特别有利的和因此优选的进一步构成中，使用的弹性体材料不可固化并且在此是弹性或粘弹性的。即弹性体材料从未采用固相，而是保持其弹性的或粘弹性的特性。
[0032]所述弹性体材料可以例如是聚丙烯酸酯
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橡胶(ACM)、丁腈橡胶(NBR)、乙烯
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丙烯
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橡胶(EPDM)或固体硅橡胶(高浓橡胶HCR)。
[0033]在所述方法的一种可能的设计中，在步骤b)中进行在使用一个或多个蜗杆和/或活塞泵和/或齿轮泵和/或静止的混合器的情况下对弹性体材料的处理。
[0034]证实为特别有利的是，在步骤b)和/或步骤d)中实施对弹性体材料的温度的在20℃以上并且在150℃以下的控制和调节，尤其是在90℃以下并且在HCR的处理的情况中在35℃以下。可以这样阻止弹性体材料的过早的交联。借此存在温度，所述温度例如相比于在注塑方法中处理的热塑性塑料显著较小。
[0035]为此，处理单元和/或成形单元可以具有调温设备，以用于对弹性体材料冷却和/或加热。
[0036]在可能的设计中，成形单元可以在步骤d)中实施为喷嘴，尤其是实施为有节拍式的喷嘴。备选地，也可设想敞开的喷嘴。节拍式的喷嘴具有按节拍地可操控的闭锁机构，从而弹性体材料交替地通过喷嘴挤压并且喷嘴然后再次闭锁。显示为特别有利的是，喷嘴具有0.25mm以下的直径。这样可以产生具有特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造由至少一层组成的由非热塑性的弹性体材料(1)制成的成形体(100)的方法，所述方法包括下面的步骤：a)将弹性体材料(1)输送至处理单元(2)；b)在处理单元(2)中处理弹性体材料(1)并且产生弹性体材料(1)的材料流；c)将弹性体材料(1)输送到存储单元(4)中并且在存储单元(4)中产生弹性体材料(1)的预压力；d)将弹性体材料(1)输送至成形单元(5)，在所述成形单元中，针对性地释放弹性体材料(1)，以用于产生至少一层要形成的成形体(100)；e)通过交联单元(9)交联成形体(100)的所述至少一层或整个成形体(100)，其中，弹性体材料(1)在步骤a)至d)期间是高粘性的且能交联并且弹性体材料尤其是具有在100至1000000Pa
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s的范围中的粘性。2.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，弹性体材料(1)不能固化并且是弹性或粘弹性的。3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，所述弹性体材料(1)作为ACM、NBR、EPDM或HCR实施。4.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在步骤b)中在使用一个或多个蜗杆(3)和/或活塞泵和/或齿轮泵和/或静止的混合器的情况下进行弹性体材料(1)的处理。5.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在步骤b)中和/或在步骤d)中，将弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：弗罗伊登伯格欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：