用于基于挤出地制造成型体的增材制造设备制造技术

本发明专利技术涉及一种增材制造设备(1)，用于从以颗粒和/或粉末形式存在的构造材料(2)出发基于挤出地制造成型体(25)，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于挤出地制造成型体的增材制造设备


[0001]本专利技术涉及一种用于基于挤出地制造成型体的增材制造方法。

技术介绍

[0002]由现有技术已知挤出方法，所述挤出方法设置以颗粒形式存在的构造材料的塑化。所述构造材料随后注射到设有型腔的成型模具中，硬化，并且借此构成在其形状上对应于型腔的负像的成型体。
[0003]此外，在现有技术中已知称为熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling(FDM))或熔丝制造(Fused Filament Fabrication(FFF))的增材制造方法，所述增材制造方法作为构造材料设置使用线形的原材料，所述构造材料输送给被加热的排出喷嘴并且通过排出喷嘴选择性地与区域相关地沉积在构造平面处或上。
[0004]在这里不利的是，在使用线形的原材料或以丝形式的构造材料时，每时间单位从喷嘴中排出的构造材料的量被限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的任务是，给出一种设备，所述设备尤其是关于简单和低成本的措施在同时实现要制造的成型体的高质量时能够实现构造过程的加速。
[0006]该任务通过按照权利要求1所述的增材制造设备解决，其用于从以颗粒和/或粉末形式存在的构造材料出发基于挤出地制造成型体。对此的从属权利要求涉及所述设备的可行的实施形式。
[0007]本专利技术涉及一种增材制造设备，用于从以颗粒和/或粉末形式存在的构造材料出发基于挤出地制造成型体，该增材制造设备包括：塑化装置，粉末状和/或颗粒状的初始构造材料在所述塑化装置中可塑化或被塑化。基于挤出在这里理解的是，固体的直至粘稠的可硬化的物质在压力下连续地从成型的喷嘴或也称为开口或模具的开口中挤出。在这里构造材料束(压出物)可以沉积在构造平面上。通过使用以粉末或颗粒形式存在的构造材料作为原材料——所述构造材料穿过例如具有螺旋挤出机的塑化装置，可以实现高的处理速度或在压力喷嘴的开口上提供大体积流量的塑化的构造材料，以用于沉积在构造平面上。由此，相比于在使用以线形的或丝状的输出形状的构造材料的设备构造中而言，能够实现显著较高的材料沉积速率(每时间单位的构造材料体积)。
[0008]为了塑化，所述粉末状和/或颗粒状的或者说所述粉末形和/或颗粒形的构造材料通过塑化单元转化至预先确定的压力范围和预先确定的温度范围。以该塑化的形式，构造材料输送给设有排出开口的压力喷嘴。借助该压力喷嘴，所述塑化的构造材料尤其是层式、选择性并且与区域相关地施加或沉积到构造平面上，以用于构成成型体。
[0009]所述增材制造设备现在具有第一连接通道，所述构造材料借助所述第一连接通道至少暂时地从所述塑化装置的输出端可引导或可转移至压力喷嘴的排出开口。此外，所述增材制造设备具有另外的连接通道，构造材料借助所述另外的连接通道至少暂时地可引导
或被引导至如下接收区域，所述接收区域不对应于压力喷嘴的排出开口。换句话说，增材制造设备设置两个连接通道，其中，第一连接通道将用于构成成型体的构造材料通过压力喷嘴的排出开口沉积到所述构造平面处或上，以及另外的连接通道，借助所述另外的连接通道，构造材料不是输送至压力喷嘴，而是输送至与压力喷嘴远离地设置的接收区域。总体地，第一连接通道可以称为主通道并且所述至少一个另外的连接通道称为旁路，因为该旁路绕过构造材料至压力喷嘴的输送。按这种理解，可以提及通过第一连接通道的构造材料的主流和通过所述至少一个另外的连接通道的构造材料的旁流。
[0010]通过设置通过旁流引导构造材料的可行性或者说通过设置所述另外的连接通道或旁路，可以至少暂时通过旁路引导构造材料的至少最小的体积流量、尤其是全部的体积流量，从而尽管未进行构造材料通过压力喷嘴在构造平面处或上的沉积，但所述塑化装置不要求或仅要求其控制和/或运行参数的轻微的适配。换句话说，可以独立于通过压力喷嘴沉积的构造材料的量将塑化装置转移到任意(的)(高的)运行模式中，因为通过塑化装置驱动的构造材料可以通过所述另外的连接通道或者说通过所述旁路偏离。换句话说，尽管存在封闭的或在其体积流量输送方面限定的第一连接通道或者说主通道，但可以阻止塑化装置的停止，或者说所述塑化装置继续运转，从而可以减少或阻止可能的由起动和延迟引起的过程波动。
[0011]例如所述至少一个另外的连接通道设置或构成在塑化装置的输出端下游，其中，构造材料借助所述另外的连接通道至少暂时地被引导或可引导至接收区域。
[0012]层式构造可以理解为，在构造平面中施加或沉积材料之后，结构板和/或包括压力喷嘴的压力装置相对于至此施加的构造材料沿竖轴线或者说沿Z方向移动，从而出现构造平面相对于至此施加的构造材料的(平行)移动。在压力喷嘴沿Z方向的该新定位中，在这时存在的构造平面中再次施加构造材料并且借此构造在第一层上构造的另外的层。该过程类似于许多层的构造进行，从而结果是制造层式构造的成型体。
[0013]可行的是，闭锁机构设置或构成在第一连接通道中，所述闭锁机构设计用于，改变、尤其是调节引导通过连接通道的塑化的构造材料的体积流量或质量流量。只要在这里提及开环控制和/或闭环控制，则其总是包括在较狭义的意义中的至少暂时的或持久的开环控制和/或闭环控制。通过对应地操控闭锁机构，通过压力喷嘴输出的或沉积的构造材料的量可以为最大可能的排出量的0％和100％的值之间。优选地，所述闭锁机构作为针阀构成。
[0014]只要至少一个闭锁机构作为针阀构成，则其可以这样构成或设计，使得所述闭锁机构经过在压力喷嘴的区域中的任何死空间并且借此清除可能的在那里“保持的”材料。换句话说，在闭锁机构的打开位置期间，针形的闭锁元件完全拉回，从而在拉回的闭锁机构的区域中可以产生自由空间，构造材料沉积在所述自由空间中。在设计闭锁机构的过程中，闭锁元件可以这样运动，使得所述闭锁材料经过构造材料的沉积位置并且借此导出可能的在该位置上沉积的构造材料，从而对此可以取消或仅须较不经常地实施净化或维护过程。
[0015]在第一连接通道中例如可以设置或构成第一闭锁机构，并且在至少一个另外的连接通道中可以设置或构成至少一个另外的闭锁机构，所述闭锁机构的开度可调整、尤其是可开环控制或可闭环控制。例如所述另外的闭锁机构也可以作为针阀构成。在此，所述针阀可以包括设有螺纹的针形的阀活塞。其可以暂时伸入例如小的开口中并且借此调整引导通
过该开口的构造材料的流动或体积流量的精确调整。例如可以设置，所述至少一个配置给主通道的第一阀机构和所述配置给旁路通道或所述另外的连接通道的至少一个另外的阀机构分别作为针阀构成。
[0016]至少一个闭锁机构、尤其是两个闭锁机构例如可以设置或构成在相应的排出部位(例如排出区域或压力喷嘴)附近。借此设置在第一连接通道或主通道中的闭锁机构可以处于压力喷嘴的排出开口附近。类似地，另外的、在所述另外的连接通道或者说在旁路中设置的闭锁机构可以处于所述另外的连接通道的排出区域附近或所述接收区域附近。换句话说，至少一个闭锁机构可以设置在压力喷嘴附近或者说靠近压力喷嘴和/或设置在接收区域附近或者说靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.增材制造设备(1)，用于从以颗粒和/或粉末形式存在的构造材料(2)出发基于挤出地制造成型体(25)，该增材制造设备包括：
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塑化装置(3)，所述粉末状和/或颗粒状的构造材料(2)在所述塑化装置中可塑化或被塑化，
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设有排出开口(4)的压力喷嘴(5)，借助所述压力喷嘴，塑化的构造材料(2)选择性地与区域相关地可施加或被施加到构造平面(6)上，以用于构成所述成型体(25)，
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第一连接通道(7)，所述构造材料(2)借助所述第一连接通道至少暂时地从所述塑化装置(3)的输出端(9)可引导或被引导至压力喷嘴(5)的排出开口(4)以及
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另外的连接通道(8)，构造材料(2)借助所述另外的连接通道至少暂时地可引导或被引导至不对应于压力喷嘴(5)的排出开口(4)的接收区域(10)。2.按照权利要求1所述的增材制造设备(1)，其特征在于，在第一连接通道(7)中设置或构成有闭锁机构(11)，所述闭锁机构(11)设计用于，改变、尤其是调节引导通过连接通道(7)的塑化的构造材料(2)的体积流量，优选地所述闭锁机构(11)作为针阀构成。3.按照权利要求1或2所述的增材制造设备(1)，其特征在于，在第一连接通道(7)中设置或构成有第一闭锁机构，并且在所述至少一个另外的连接通道(8)中设置或构成有至少一个另外的闭锁机构(12)，所述闭锁机构(11、12)的开度是可调整的，优选地至少所述另外的闭锁机构(12)作为针阀构成。4.按照权利要求3所述的增材制造设备(1)，其特征在于，所述至少两个闭锁机构(11、12)的开度通过控制单元(13)是可调整的、尤其是可开环控制和/或可闭环控制的。5.按照上述权利要求之一所述的增材制造设备(1)，其特征在于，所使用的构造材料(2)至少部分地由塑料制成，优选使用包括塑料和纤维、尤其是短纤维的构造材料(2)。6.按照上述权利要求之一所述的增材制造设备(1)，其特征在于，所述另外的连接通道(8)通入的所述接收区域(10)具有构造材料收集贮器(14)，在所述另外的连接通道(8)中引导的构造材料(2)可接收或给接收在所述构造材料收集贮器中，优选地，所述构造材料收集贮器(14)作为可脱开地与所述增材制造设备(1)可连接的构造材料收集容器构成。7.按照上述权利要求之一所述的增材制造设备(1)，其特征在于，处于所述塑化装置(3)下游的所述另外的连接通道(8)以其排出区域(15)与塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：