利用染料注入的进料材料的增材制造制造技术

提供了使用增材制造技术制造三维物体的方法、用于形成用于增材制造技术的染料注入的进料材料的方法以及包括增材制造部件的车辆。使用增材制造技术制造三维物体的示例性方法包括将染料溶解到超临界流体形式的介质中，并使进料材料与介质接触以将染料注入所述进料材料中以形成染料注入的进料材料。所述方法还包括：在与形成的三维物体的横截面相对应的层的选定区域中局部熔化染料注入的进料材料，以及将染料注入的进料材料固化成染料注入的材料的固体层。此外，所述方法包括重复局部熔化和固化步骤以形成由多个染料注入材料的固体层构成的三维物体。层构成的三维物体。层构成的三维物体。

【技术实现步骤摘要】
利用染料注入的进料材料的增材制造


[0001]本公开的
总体上涉及增材制造，并且更具体地，涉及由染料注入的进料材料增材制造染料注入的三维物体。

技术介绍

[0002]增材制造方法已经成为铸造和机加工方法的成本有效的替代方案。增材制造也称为“分层制造”、“激光烧结”、“粉末烧结”、“熔丝制造”和“三维打印”。出于本公开的目的，这些术语都被认为是同义词。基本上，增材制造技术基于以横截面逐层方式构建材料以形成三维物体的概念。增材制造技术的共同点是使用三维建模软件(计算机辅助设计或CAD)、机器设备和层状材料。一旦生成CAD草图，制造装置就从CAD文件中读取数据，并使用来自所选进料材料的连续层制造三维部件。
[0003]与铸造工艺不同，增材制造不受避免悬垂、提供拔模角的必要性等的限制。与典型的铸造和加工方法相比，增材制造还简化并降低了与金属合金部件制造相关联的成本。
[0004]在许多加工方案中，为了美观的目的，通过增材制造形成的三维部件必须经历额外的加工。例如，可以对增材制造的三维部件进行涂漆或涂覆。可替代地，加工可以涉及在形成三维部件之前将染料与增材制造进料材料机械混合。
[0005]因此，虽然当前的增材制造机器和方法实现了其预期目的，但是仍然需要一种用于形成增材制造部件的改进方法，其消除或减少了对进一步加工的需要。此外，仍然需要一种用于形成进料材料以支持这种方法的改进方法。此外，结合附图和前述
和
技术介绍
，从随后的详细说明和所附权利要求中，其他期望的特征和特性将变得显而易见。
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技术实现思路

[0006]提供了使用增材制造技术制造三维物体的方法、用于形成用于增材制造技术的染料注入的进料材料的方法以及包括增材制造部件的车辆。
[0007]在一实施方式中，提供了一种使用增材制造技术制造三维物体的方法。示例性方法包括：(a)将染料溶解到超临界流体形式的介质中；(b)使进料材料与超临界流体形式的介质接触，以将染料注入所述进料材料中，从而形成染料注入的进料材料；(c)在与正在形成的三维物体的横截面相对应的层的选定区域中局部熔化染料注入的进料材料；(d)将染料注入的进料固化成染料注入的材料的固体层；以及(e)重复步骤(c)和(d)以形成由染料注入材料的多个固体层构成的三维物体。
[0008]在所述方法的某些实施方式中，所述进料材料是粉末。在所述方法的某些实施方式中，进料材料是丝。当是丝时，进料材料可以在步骤(b)期间缠绕或卷绕在卷轴上。
[0009]在所述方法的某些实施方式中，进料材料是聚酰胺。
[0010]在所述方法的某些实施方式中，(a)将染料溶解到处于超临界流体状态的介质中，以及(b)使进料材料与处于超临界流体状态的介质接触以将染料注入到进料材料中以形成染料注入的进料材料包括：将染料定位在腔室中；将所述进料材料定位在所述腔室中；将所
述介质进料到所述腔室中；改变所述腔室中的条件，使得所述介质变为超临界流体状态；将所述染料溶解在超临界流体状态中的所述介质中；以及使所述染料从处于超临界流体状态的所述介质扩散到所述进料材料中。在这样的实施方式中，将介质进料到腔室中可以包括将液体状态的介质泵送到腔室中。此外，在这样的实施方式中，改变腔室中的条件使得介质变成超临界流体可以包括将腔室加压、或加压并加热到超临界条件。同样地，在此类实施方式中，所述方法可包括使所述腔室减压并从所述腔室移除所述注入染料的进料材料。
[0011]在所述方法的某些实施方式中，超临界流体形式的介质是超临界二氧化碳。在某些实施方式中，介质可以进一步包括一种或多种共溶剂以促进或加快染料溶解到介质中。
[0012]在所述方法的某些实施方式中，基于三维物体的总重量，三维物体具有小于约5重量％的染料浓度。
[0013]在所述方法的某些实施方式中，步骤(a)及(b)在制造设施中的第一制造站中执行，步骤(c)及(d)在所述制造设施中的第二制造站中执行，且所述方法进一步包括将所述染料注入的进料材料从所述第一制造站运输至所述第二制造站。
[0014]在另一实施方式中，提供一种用于形成用于增材制造技术的染料注入的进料材料的方法。所述方法包括将染料溶解到超临界流体状态的介质中；以及使增材制造进料材料与超临界流体状态的介质接触，以将染料注入到增材制造进料材料中，从而形成染料注入的进料材料。
[0015]在某些实施方式中，所述方法还包括：将染料定位在腔室中；将所述增材制造进料材料定位在所述腔室中；将所述介质进料到所述腔室中；改变所述腔室中的条件，使得所述介质变为超临界流体状态；将所述染料溶解在超临界流体状态中的所述介质中；以及使染料从处于超临界流体状态的介质扩散到增材制造进料材料中。
[0016]在所述方法的某些实施方式中，增材制造进料材料是粉末或丝。当为丝的形式时，进料材料可在步骤(b)期间缠绕或卷绕在卷轴上。
[0017]在所述方法的某些实施方式中，增材制造进料材料是聚酰胺。
[0018]在所述方法的某些实施方式中，超临界流体形式的介质是超临界二氧化碳。在某些实施方式中，介质可以进一步包括一种或多种共溶剂以促进或加快染料溶解到介质中。
[0019]在所述方法的某些实施方式中，基于所述染料注入的进料材料的总重量，所述染料注入的进料材料具有小于约5重量％的染料浓度。
[0020]在另一实施方式中，提供了一种车辆。示例性车辆包括使用增材制造技术由染料注入的进料材料制造的三维载具部件。
附图说明
[0021]在下文中将结合以下附图描述示例性实施方式，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
[0022]图1是根据各种实施方式的用于形成染料注入的进料材料的方法的流程图图示。
[0023]图2是根据各种实施方式的用于形成染料注入的进料材料的方法的示意图。
[0024]图3是根据各种实施方式的用于使用增材制造技术制造三维物体的方法的流程图图示。
[0025]图4是根据各种实施方式的用于使用增材制造技术制造三维物体的方法的示意
图。
具体实施方式
[0026]以下详细的说明本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制应用和用途。此外，不旨在受前述
、
技术介绍
、
技术实现思路
或以下详细说明中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
[0027]如本文所使用的，词语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”。如本文所用，除非另有说明，否则“一”或“所述”意指一个或多个。术语“或”可以是连接的或分离的。诸如“包括”、“包含”、“含有”、“含”等的开放术语意指“具有，但在某些实施方式中可以意指“由...组成”。在某些实施方式中，该说明中指示材料的量、比率、材料的物理性质和/或用途的数字可以理解为由词语“约”修饰。与数值和权利要求书结合使用的术语“约”表示本领域技术人员熟悉和可接受的精度区间。通常，这种准确度区间为
±
10％。除非另有明确说明，否则该说明书中表示材料的量、比率、材料的物理性质和/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成用于增材制造技术的染料注入的进料材料的方法，所述方法包括：(a)将染料溶解到超临界流体状态的介质中；以及(b)使增材制造进料材料与处于超临界流体状态的介质接触，以将染料注入所述增材制造进料材料中，以形成染料注入的进料材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：将染料定位在腔室中；将所述增材制造进料材料定位在所述腔室中；将所述介质进料到所述腔室中；改变所述腔室中的条件，使得所述介质变为超临界流体状态；将所述染料溶解在超临界流体状态中的所述介质中；以及使所述染料从处于超临界流体状态的介质扩散到所述增材制造进料材料中。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述增材制造进料材料是粉末或丝。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述增材制造进料材料是丝的形式，并且其中，所述丝在步骤(b)期间被卷绕在卷轴上。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述增材制造进料材料是聚酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ丹宁格，AT坎宁翰，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：