一种用于制造三维多孔结构的方法和系统。将丝状物以预定的互连排列沉积在多个堆叠层中，以形成具有互连的孔的多孔结构。在丝状物的沉积期间监测指示压力值，压力值指示施加在用于沉积的喷嘴的构建材料储藏器中的构建材料上的压力。处理单元配置成调节至少一个挤出参数，以补偿压力值的不规则上升和/或下降。以补偿压力值的不规则上升和/或下降。以补偿压力值的不规则上升和/或下降。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造三维多孔结构的方法和系统
[0001]本专利技术涉及一种通过挤出丝状物来制造三维多孔结构的方法和系统。本专利技术还涉及一种计算机程序产品。
技术介绍
[0002]增材制造目前广泛使用，且存在各种技术。增材制造可帮助逐层构建结构，且所制造的结构可用于各种应用。
[0003]基于挤出的增材制造方法已用于制造多孔结构。材料(例如糊状物、聚合物、水凝胶等)通过喷嘴以丝状物的形式挤出。在沉积期间通过使喷嘴相对于打印床相对运动，可获得丝状物的某种排列。在材料挤出期间，丝状物从喷嘴挤出并根据预定图案相对于彼此定位，从而提供所制造的多孔结构的期望性质。铺设图案由打印路径决定且对打印结构的性质具有重大影响。通过这种方式，可获得具有完全互连的孔网络的复杂几何形状和多孔结构，这可能是某些应用所需要的。
[0004]打印过程并不总是可产生期望的多孔结构。由于打印过程中的异常或偏差导致所打印的多孔结构可不具有期望的特性。需要客观地确定打印过程的质量和客观地调节打印过程的质量的能力，以能够保证所制造的多孔结构的一种或多种性质(例如结构完整性、孔隙率等)。
[0005]当获得最终的多孔结构时，通常不容易观察到多孔结构内存在的可能的畸形。此类畸形在外部可能不可见。然而，此类畸形可对多孔结构的规格和/或质量产生重大影响。因此，使用传统打印工艺来以高精度和再现性生产多孔结构，可具有挑战性。而且，多孔结构的机械和多孔特性可能相当难以预测。
[0006]现有的系统和方法在现场实施起来可能麻烦且困难。需要改进使用包括无机颗粒状材料的构建材料通过基于挤出的打印工艺而制造的多孔结构的打印工艺。需要一种不太复杂、烦扰和/或昂贵的系统和方法。此外，希望提高打印用于更广泛应用的多孔结构的适用性和打印质量。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是提供一种消除上述缺点中的至少一个的方法和系统。
[0008]此外或替代地，本专利技术的目的是改进三维多孔结构的增材制造工艺，该三维多孔结构使用包括至少一种无机颗粒状材料的构建材料制成。
[0009]此外或替代地，本专利技术的目的是更好地保证多孔结构的打印质量或质量。
[0010]此外或替代地，本专利技术的目的是提高基于挤出的增材制造工艺的效率，该基于挤出的增材制造工艺利用包括至少一种无机颗粒状材料的构建材料来制造多孔结构。
[0011]为此，本专利技术提供一种用于制造三维多孔结构的方法，该方法包括以下步骤：提供挤出单元，挤出单元包括喷嘴，喷嘴具有喷嘴出口和构建材料储藏器，构建材料储藏器与所述喷嘴出口流体连通，构建材料包含分散在粘合剂中的无机材料颗粒和至少一种溶剂；通
过挤出单元将构建材料的丝状物以预定的互连排列沉积在多个堆叠层中，以形成具有互连的孔的三维多孔结构；通过测量单元监测压力值，压力值指示在通过喷嘴挤出构建材料以实现丝状物的沉积期间，施加在构建材料储藏器中的构建材料上的压力；以及通过处理单元处理所监测的压力值，以通过识别压力值相对于在挤出期间达到的稳定态水平的不规则上升和/或下降，来检测一种或多种沉积不规则性，其中在不规则上升期间，压力值瞬间激增，然后返回到其稳定态水平，其中在不规则下降期间，压力值瞬间降低，然后返回到其稳定态水平，并且其中，处理单元配置成调节至少一个挤出参数，以补偿压力值的不规则上升和/或下降。
[0012]有利地，通过在压力值的不规则性逐渐形成时补偿压力值的不规则性，可防止可能的打印错误。作为对由于打印结构中已形成的不规则性而使过程突然中断的替代，本专利技术能够调节打印参数和/或条件，以补偿或者甚至防止由喷嘴分配的构建材料的不规则性，从而例如能够提供稳定的打印操作，而不会发生(或者至少减少)打印错误。可有效降低打印错误的严重程度。
[0013]在丝状物的沉积期间压力值随时间的演变可指示沉积质量。波动可指示构建材料从喷嘴不规则地挤出和/或丝状物不规则地沉积，这可导致所沉积的丝状物的不规则性。根据在丝状物的沉积期间压力值(或指示压力值的其它值，例如力)发散或波动的方式，可推断所制造的多孔结构中是否存在沉积缺陷的风险以及沉积缺陷的严重程度或严重性。可识别压力值数据中的事件或模式以确定沉积缺陷的原因。
[0014]有利地，本专利技术提供一种准确方法，该方法不仅可以在早期检测潜在问题，而且可以在进行丝状物沉积时补偿、防止或最小化潜在问题，从而防止或最小化挤出时的错误。特别地，本专利技术提供一种方法，该方法在构建材料朝向喷嘴行进并行进穿过喷嘴时调节一个或多个沉积参数，使得可以在丝状物沉积之前以期望的程度补偿构建材料行进通过喷嘴和/或从喷嘴挤出时存在的问题。可以以这种方式将所沉积的丝状物中打印差劲的部分或缺陷的存在减少到最低程度，或者至少可降低所沉积的丝状物中打印差劲的部分或缺陷的严重性。因此，本专利技术提供一种方法，该方法在生产丝状物时减少或者甚至防止在所沉积的丝状物中出现打印差劲的部分或缺陷。通过这种方式，可更好地保证多孔结构的最佳结构完整性。与使用来自流量传感器的流量数据相比，使用压力/力数据可特别有利，原因是可实现更简单和成本效益更高的设计。
[0015]通过监测上述参数中的一个或多个参数，可更准确地确定是否存在形成例如影响结构质量和/或完整性的一个或多个打印差劲的部分的风险。在打印过程中，使用具有成本效益的管理可更好、更快地识别可能的打印缺陷。因此可不再需要对多孔结构进行后期检查。可检测到可能的缺陷，并在打印过程中即时对缺陷进行至少部分补偿。这样可减少材料损失，特别是可降低缺陷的严重程度和/或减少包含缺陷的三维结构的数量。多孔结构中的缺陷可与使用根据本专利技术的方法来识别的沉积缺陷相关。
[0016]可以在通过挤出单元排放丝状物期间监测压力值。基于压力值的监测数据，可评估丝状物的沉积质量。这可实时执行且可实时调节一个或多个丝状物沉积参数。例如，在丝状物的正常沉积期间，压力值可保持在稳定态水平(可以是一个范围或包络线)内。换言之，压力值可以在预定范围或包络线内发生变化。在一些示例中，压力值具有基本上直线形斜率。然而，压力值相对于压力值的稳定态水平的突然激增或凹陷(参见突破范围或包络线)
可指示通过喷嘴开口不规则地排放构建材料。这种不规则排放与影响所制造的多孔结构的特性的即将发生的沉积缺陷相关联。本专利技术能够调节挤出参数和至少部分地弥补这种沉积缺陷的严重程度，或者甚至防止这种沉积缺陷。
[0017]排放不规则性可对所制造的多孔结构的特性和机械性质，例如完整性、机械强度、耐压性等具有重大影响。可监测和处理与为了通过喷嘴开口排放所述构建材料而施加在构建材料储藏器中的构建材料上的压力相关的量，以有效地识别形成一种或多种排放不规则的风险。数据处理使得能够准确和客观地表征正形成的多孔结构。排放不规则与指示施加在流体储藏器中的构建材料上的所述压力的数据的不规则上升和/或下降相关联。
[0018]监测到的压力值数据的模式可与挤出期间的不规则性相关联。例如，当数据以随时间变化的曲线图表示时，可看到意外的尖峰或凹谷波动。数据中的这种尖峰波动或凹本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造三维多孔结构的方法，所述方法包括以下步骤：提供挤出单元，所述挤出单元包括喷嘴，所述喷嘴具有喷嘴出口和构建材料储藏器，所述构建材料储藏器与所述喷嘴出口流体连通，构建材料包含分散在粘合剂中的无机材料颗粒和至少一种溶剂；通过所述挤出单元将所述构建材料的丝状物以预定的互连排列沉积在多个堆叠层中，以形成具有互连的孔的三维多孔结构；通过测量单元监测压力值，所述压力值指示在通过所述喷嘴挤出所述构建材料以实现所述丝状物的沉积期间，施加在所述构建材料储藏器中的构建材料上的压力；以及通过处理单元处理所监测的压力值，以通过识别所述压力值相对于在挤出期间达到的稳定态水平的不规则上升和/或下降，来检测一种或多种沉积不规则性，其中，在所述不规则上升期间，所述压力值瞬间激增，然后返回到其稳定态水平，其中，在所述不规则下降期间，所述压力值瞬间降低，然后返回到其稳定态水平，并且其中，所述处理单元配置成调节至少一个挤出参数，以补偿所述压力值的不规则上升和/或下降。2.根据权利要求1所述的方法，其中，调节挤出参数包括以下至少一项：调节施加到所述构建材料储藏器中的构建材料的压力和/或施加到所述喷嘴中的构建材料的压力；调节所述构建材料储藏器中的构建材料的粘度和/或所述喷嘴中的构建材料的粘度；调节所述构建材料的流量；调节所述喷嘴的开口；调节所述喷嘴中的挤出螺杆的致动；或者向所述构建材料提供振动。3.根据权利要求2所述的方法，其中，调节所述构建材料储藏器中的构建材料的粘度通过以下至少一种方式来实施：调节所述构建材料的温度；调节所述构建材料中包含的溶剂的量；或者添加释放剂。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述测量单元包括负载传感器，所述负载传感器能够定位在构建材料储藏器处，定位在构建材料储藏器和喷嘴之间，和/或定位在所述喷嘴处。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量单元配置成监测指示在多个位置处施加在所述构建材料上的压力的压力值。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理单元配置成使一种或多种识别的沉积不规则性与所述多孔结构中的一种或多种沉积缺陷相关联，其中，所述沉积缺陷的严重程度基于所述压力值相对于在沉积期间达到的稳定态水平不规则上升和/或下降的幅度和/或形状来确定。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理单元配置成在检测到所述沉积不规则性时，基于所述喷嘴在打印路径中的位置来确定所识别的沉积缺陷在所述多孔结构中的位置。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述处理单元配置成基于所识别的一种或多种沉积缺陷在所述多孔结构中的位置来确定所制造的多孔结构中的一个或多个缺陷区。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述处理单元配置成基于所述缺陷区处所述沉积
缺陷的位置和严重程度中的至少一个，来估计所述一个或多个缺陷区对所述多孔结构的结构完整性的影响，其中，所述处理单元配置成基于对所述一个或多个薄弱区对所述多孔结构的结构完整性的影响的所述估计，来确定或估计所打印的多孔结构是否符合目标性质，特别是是否符合强度和几何效应中的一个或多个。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述处理单元采用计算模型来确定或估计所述一个或...
【专利技术属性】
技术研发人员：巴特，
申请(专利权)人：威拓控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。