利用至少一个待用填充材料填充的体积腔增材制造构件的方法技术

所提出的解决方案尤其涉及一种用于增材制造构件(1)的方法，其中所述构件(1)借助于3D打印设备的至少一个挤出机逐层地构造。在借助于所述至少一个挤出机增材制造所述构件(1)的至少一个构件层(10)时，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用至少一个待用填充材料填充的体积腔增材制造构件的方法


[0001]所提出的解决方案尤其涉及一种用于增材制造构件的方法。

技术介绍

[0002]在借助于3D打印设备增材制造构件的方式中，构件被逐层地构造。经由至少一个挤出机并且在此尤其是设置在挤出机内的至少一个挤出机螺杆，在此于是例如熔化金属颗粒、陶瓷颗粒和/或塑料颗粒并且将其输送至挤出机的打印头，以便由此逐层地构造构件。在实践中，迄今在3D打印中待制造的构件的实心体部段通常通过在相应的构件层中整面地涂覆打印材料来制造。为此，在构件层中相应的面借助于打印头完全地经过，同时连续地施撒打印材料。

技术实现思路

[0003]在这种背景下，继续产生对改进的打印策略从而对如下方法的需求，通过所述方法能够加速增材制造和/或增材制造能够附加地根据待制造的构件的特定的所期望的特性而灵活化。
[0004]该目的不仅通过权利要求1的制造方法而且通过权利要求19的3D打印设备来实现。
[0005]所提出的解决方案在这种情况下尤其提出，在借助于3D打印设备的至少一个挤出机增材制造待制造的构件的至少一个构件层时，
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在第一工作步骤中，首先制造构件层的外轮廓，所述外轮廓在层平面中延伸并且包括至少一个在垂直于层平面的延伸方向上延伸的外壁部，所述外壁部用于至少部分地围成体积区域的边缘，其中在体积区域内形成至少一个在延伸方向上敞开的体积腔，并且
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在至少一个后续的第二工作步骤中，至少部分地用填充材料填充至少一个体积腔。r/>[0007]因此，在所提出的制造或打印方法的过程中提出，首先逐层打印具有至少一个体积区域和至少一个在延伸方向上敞开的体积腔的构件的外轮廓，并且随后才在后续的第二工作步骤中用填充材料至少部分地填充至少一个已经制造的体积腔。于是，随着填充体积腔，例如结束构件层的构造。这尤其包括用填充材料完全或仅部分地填充至少一个体积腔。如此，例如能够在应在制成的构件上形成实心体部段的构件层中首先通过让挤出机驶过压力面来制造相对快速地连续挤出的体积腔，所述体积腔在后续的工作步骤中才用填充材料填充。由此，尤其能够实现3D打印方法的加速，因为打印材料的整面涂覆对于制造实心体部段而言是不必要的。
[0008]因此，在所提出的方法的过程中提出，在第一工作步骤中，首先制造构件层的外轮廓，所述外轮廓关于笛卡尔坐标系在xz平面中延伸，并且除此之外构成至少一个在z方向上延伸的外壁部，所述外壁部用于至少部分地围成具有一个或多个在z方向上敞开的体积腔的体积区域的边缘。
[0009]原则上，在所提出的解决方案中提出，至少一个后续待填充的体积腔在恰好一个当前待制造的构件层上延伸。因此，在制造用于待制造的构件的(在延伸方向上)后续的构件层之前，结束对至少一个体积腔的至少部分的填充。
[0010]此外能够提出，打印材料的施撒及其在打印面上的施加根据如下情况而不同：是否一方面制造外轮廓或体积腔，或者另一方面建立用于体积腔的填充。因此，为了制造外轮廓和体积腔，能够逐行施加打印材料，同时经由点状地挤出大量打印材料(从而挤出用于体积腔的填充材料)来填充体积腔，类似于注塑成型过程。
[0011]经由一个或多个所设置的体积腔尤其能够有针对性地个性化待制造的构件的机械特性，例如通过如下方式：一个或多个体积腔不被填充或至多部分地用填充材料填充，和/或对于填充材料，与打印外轮廓相比，使用经由至少一个挤出机的打印头施撒的不同的打印材料。当前假设：打印设备的挤出机具有至少一个挤出机螺杆，所述挤出机螺杆用于将打印材料输送给打印头，并且打印头构成有至少一个——必要时可更换地固定在挤出机的壳体上的——喷嘴用于施撒打印材料。
[0012]例如，所提出的方法的一个实施方案变型形式提出，在体积区域内形成多个(至少两个)体积腔，所述体积腔通过至少一个借助于至少一个挤出机在构件层中的制造的中间壁部彼此分离。因此，借助于挤出机的打印头，在第一工作步骤中制造在由外壁部围成边缘的体积区域内的至少一个中间壁部。因此，该中间壁部围成用于后续待引入的填充材料的体积腔的边缘。
[0013]多个体积腔能够在体积区域内以预设的样式设置。因此，于是例如在3D打印设备的存储器中保存有用于待制造的体积腔的特定样式。这种样式根据应用情况并且尤其根据待制造的构件或构件部段能够是可变的。
[0014]例如，在所述样式中，体积腔是规则地或不规则地成形的和/或规则地或不规则地分布设置的。例如，样式能够由相同成形的体积腔的规则设置构成。然而，预设具有不规则分布的和尺寸不同的体积腔的样式同样也是可行的。
[0015]在一个实施方案变型形式中，至少一个体积腔是蜂窝状或通道状的。这尤其包括在当前待制造的构件层的体积区域内制造具有多个蜂窝状的体积腔的蜂窝结构。尤其地，制造3D蜂窝样式(英语：“3Dhoneycomb pattern”)是可行的，其中隶属于其的蜂窝状的体积腔于是至少在后续的第二工作步骤中至少部分地用填充材料填充。
[0016]替选地或补充地，至少一个体积腔能够形成有矩形的、三角形的和/或环形的(尤其圆形或椭圆形的)底面。
[0017]在一个实施方案变型形式中，例如对于尽可能高的构件密度预设体积元件的大小和形状，使得随后挤出的填充材料能够无缝地填充体积元件。对于这种打印策略，例如三维六边形式的体积腔几何形状是有利的。然而，对于其他待填充的体积腔结构，之前提及的其他几何形状例如也能够是有利的。
[0018]经由构件层内的体积腔的大小和形状，例如还能够实现构件内的拓扑学优化的力流。可选地，例如仅在待制造的构件的承载负荷的部段中进行体积腔的填充。所制造的体积中的一部分也能够有意不填充从而留空，以便节省重量。与此相应地，尤其在轻质结构方面，在一个实施方案变型形式中，也能够仅用填充材料(完全地)填充多个体积腔的一部分。因此，所制造的体积腔中的一些保持为空并在待制造的构件内实现限定大小的空腔。
[0019]关于待制造的构件的特定的机械和/或热特性的设定，所提出的方法的一个实施方案变型形式提出，用第一填充材料填充体积腔的第一部分并且用不同于第一填充材料的第二填充材料填充体积腔的至少一个另外的部分。因此，例如对于在已制成的构件内实现不同的阻尼特性能够有利的是，使用不同的填充材料来填充所制造的体积腔。使用另外的填充材料例如能够包括：填充材料中的至少一种是发泡的和/或减振的填充材料。
[0020]替选地或补充地，至少一个外壁部和至少一个中间壁部能够由相同的材料或不同的材料制造。关于在制造时可实现的速度优势，使用恰好一种材料来制造至少一个外壁部和至少一个中间壁部能够是有利的。关于提供具有不同性质的外壁部和中间壁部，在这种情况下尤其能够提出，制造具有不同壁厚的至少一个外壁部和至少一个中间壁部。然而，显而易见地，即使由不同材料制造外壁部和中间壁部，不同的壁厚也能够是有利的。
[0021]在一个实施方案变型形式中，至少一个外壁部的壁厚例如大于预设的最小壁厚，其中外壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增材制造构件(1)的方法，其中所述构件(1)借助于3D打印设备的至少一个挤出机逐层地构造，其特征在于，在借助于所述至少一个挤出机增材制造所述构件(1)的至少一个构件层(10)时，
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在第一工作步骤中，首先制造所述构件层(10)的外轮廓(10A)，所述外轮廓在层平面中延伸并且包括在垂直于所述层平面的延伸方向(z)上延伸的至少一个外壁部(101，102)，所述外壁部用于至少部分地围成体积区域(100)的边缘，其中在所述体积区域(100)内形成在所述延伸方向(z)上敞开的至少一个体积腔(2)，并且
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在至少一个后续的第二工作步骤中，至少部分地用填充材料填充所述至少一个体积腔(2)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述体积区域(100)内形成多个体积腔(2)，所述多个体积腔通过借助于所述至少一个挤出机在所述构件层(10)中制造的至少一个中间壁部(20)彼此分开。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个体积腔(2)在所述体积区域(100)内以预设的样式(200)设置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述样式(200)中，所述体积腔规则或不规则地成形和/或分布地设置。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述体积腔(2)中的至少一个是蜂窝状或通道状的。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述体积腔(2)中的至少一个形成有矩形的、三角形的和/或环形的底面。7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，仅所述体积腔(2)的一部分用填充材料填充。8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述体积腔(2)的第一部分用第一填充材料填充，而所述体积腔(2)至少一个另外的部分用与所述第一填充材料不同的第二填充材料填充。9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个外壁部(101，102)和所述至少一个中间壁部(20)由相同的材料或不同的材料制造。10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其特征在于，以不同的壁厚(d
A
，d
Z
)制造所述至少一个外壁部(101，102)和所述至少一个中间壁部(20)。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个外壁部(101，102)的壁厚(d
A
)大于预设的最小壁厚，所述最小壁厚大于所述至少一个中间壁部(20)的最大壁厚。12.根据权利要求2至11中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述3D打印设备的不同的打印头(E)制造所述至少一个外壁部(101，102)和所述至少一个中间壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱门斯，
申请(专利权)人：艾姆三D有限公司，
类型：发明
国别省市：