【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过增材制造，特别是通过基于挤出的成型来制造三维物体，其中成型材料的轨道通过连接到三维定位系统的打印头沉积成片。
技术介绍
1、在增材制造中，物体是通过以受控方式对成型材料进行分层而形成的，从而可以制造出所需的三维形状物体。打印机通常具有二维或三维可移动打印头，其分配成型材料，同时打印头在先前沉积的成型材料的轨道上移动。
2、可以将要打印的物体放置在基座上。打印头可在三维空间内相对于被成型或打印的物体移动。可以采用各种组合方式，使被成型物体相对于打印头移动，反之亦然。
3、打印头和基座(可选)的运动由控制系统控制，该控制系统控制打印头(和可选基座)所附接的可控定位系统。通过软件可以设计出轨道的形态，该形态用于移动打印头和沉积轨道。
4、物体是在相对于可移动打印头的参考位置的基础结构上创建的。基于挤出的成型的优选示例是熔融沉积成型(fdm，fused deposition modelling)，其中成型材料与先前形成的轨道熔合。增材制造材料可以以例如细丝或棒的形式供给到打印头，此后成型材料在打印头中液化。打印头通过喷嘴将液化的成型材料从打印头中喷出，并以轨道的形式将其沉积在基座上，形成一层或一片轨道，或者，如果要创建的物体的上一层已经沉积，则将其沉积在先前沉积的轨道上的物体上，使其凝固并与之前沉积的轨道融合。
5、基座和物体与打印头在轨道上的相对运动，以及来自打印头的成型材料的同时沉积，使得熔融沉积成型的物体随着每一条沉积轨道的生长而生长。物体逐渐达到其所需的形状。在当
6、wo 2018/158426公开了一种方法，其中，可以在确定指示施加在成型材料上的压力的参数，并根据指示施加在成型材料上的压力的参数控制成型材料供给装置的同时沉积轨道。在一个实施例中，两个第一轨道由使用流量控制的打印头沉积，其中前两个轨道是间隔开的，并且其中中间的第二轨道沉积在两个第一轨道之间，同时控制施加在成型材料上的压力。
7、在实际应用中，往往需要更复杂的形状，其中材料的宽度可能需要变化，而这种变化是无法通过改变各自轨道的宽度来实现的。
8、us10821633公开了使用熔融沉积成型打印机通过3d打印隔热和气密墙的方法、实施装置和所生成的结构。所公开的几种方法和特征有助于隔热和气密墙。这些方法可以单独使用或组合使用。通过使用上覆悬臂轮廓来减少或消除水平表面的结构可与穿透多层的连续结构、选择性过度填充、偏置接头和额外挤压相结合，以减少渗漏途径。通过控制对流损失，可构建形成隔热区域的自支撑闭孔结构。
9、wo-2015/193819公开了一种形成三维物体的方法，包括：在平台上以预设形态沉积一层热塑性聚合材料，以形成沉积层；通过能量束将能量源引导至沉积层上的能量源目标区域，以增加沉积层在能量源目标区域的表面能量；将后续层与能量源目标区域接触，其中后续层沿着预设形态的路径沉积；其中将能量源引导至能量源目标区域包括在后续层沉积到该区域之前对在该区域的层施加能量；以及重复前面的步骤以形成三维物体。
10、因此，本专利技术的目的是改进已知的方法，以便能够通过基于挤出的成型的方法制造具有复杂形状的密封或无空隙物体。
技术实现思路
1、本公开提供了一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，该方法包括以下步骤：
2、通过与三维定位系统连接的打印头逐个片沉积成型材料以形成三维物体，其中在每个片中：
3、·三维成型材料的多个第一轨道通过所述打印头在第一压力下沉积，其中多个所述第一轨道间隔设置以便在它们之间留有间隙；以及
4、·三维成型材料的第二轨道通过所述打印头在高于所述第一压力的第二压力下沉积在所沉积的第一轨道之间的每个间隙中，以使得所述间隙被完全填充；
5、其中，在所述物体的壁厚超过阈值壁厚时，该方法通过沉积至少一个附加第一轨道和至少一个附加第二轨道来过渡到更高数量的打印轨道。
6、根据本专利技术的一个方面，提供了一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，其中成型材料的轨道通过与三维定位系统连接的打印头沉积成片，其中在每个片中：
7、·三维成型材料的多个第一轨道通过所述打印头在第一压力下沉积，其中所述第一轨道之间相间隔，以在它们之间留有间隙；以及
8、·三维成型材料的第二轨道通过所述打印头在高于所述第一压力的第二压力下沉积在所沉积的第一轨道之间的每个间隙中，以使得所述间隙被完全填充；
9、其中，整体通过逐片沉积成型材料形成；
10、其中，在所述整体的至少一个体部分中沉积有第一轨道和第二轨道的形态，其中，通过沉积至少一个附加第一轨道和至少一个附加第二轨道，在片的至少一部分内增加所沉积的轨道的数量。
11、通过这种方法可以制造出具有复杂形状的密封或无空隙物体。如果物体是例如具有需要密封的壁的部件，则所述壁需要包括至少三条轨道，其中对中间轨道以比其侧面轨道更高的压力进行打印。通过三条轨道，壁厚可以到达特定范围内。如果由于物体的设计，物体的壁厚逐渐增加，该方法就会改变轨道的形态。如果壁厚超过阈值壁厚。这里的阈值是指具有特定奇数个轨道(最少三条轨道)的可3d打印的物体的最大壁厚。根据本专利技术的方法，增加了至少第一轨道和第二轨道的轨道数量，以打印物体中壁厚超过所述阈值的部分。
12、该方法改变片和相关的轨道的形态，以适应3d打印物体的壁厚的变化。在每个片中，轨道的形态从奇数个轨道过渡到另一奇数个轨道，以适应超过所述预定阈值的壁厚的增加或减少。例如，该方法从三行的形态切换到五行的形态，反之亦然。
13、在此，请注意3d打印过程通常使用所谓的切片机。切片机通常是软件或基于软件的系统，它将3d形状(要打印的3d物体)转化为打印机的指令。切片机也称为切片软件，是大部分3d打印过程中使用的计算机软件，用于将3d物体模型转换为打印机的特定指令。特别是将stl格式的模型转换为g代码等格式的打印机指令。切片机首先将物体划分为一叠平面层，然后将这些层描述为三维打印机挤出机、固定激光器或类似设备的线性运动。所有这些运动，连同一些特定的打印机命令，如控制挤出机温度或床温的命令，最终都被写入g代码文件中，然后再被传输到打印机。
14、本公开的方法实际上引入了一种改进的切片机。该方法能够3d打印出具有相对复杂形状且无空隙壁的物体。在此，3d打印物体的壁可以是无空隙的，甚至在物体的壁的部分中，壁的厚度从低于特定阈值过渡到超过该阈值，或反之亦然。
15、该方法建议在不引入空隙的情况下过渡到更多数量的打印轨道。该方法适用于填满任何复杂形状，使得除了相同类型的轨道的相交的位置(例如在环路的末端)，至少在必须密封的过渡体部分中，永远不会有两条以低压打印的轨道相邻，或以高压打印的轨道相邻。
16、在实际的实施例中，该方法包括多个预定阈值。例如，该方法包括第一阈值，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，所述方法包括以下步骤：
2.一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，其中，通过打印头将成型材料的轨道沉积成片，所述打印头与三维定位系统连接，其中，在每个所述片中：
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法适用于避免两个第一轨道彼此邻接，以及避免两个第二轨道彼此邻接。
4.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，使用流量控制沉积所述第一轨道，使用压力控制沉积所述第二轨道。
5.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，以闭合轮廓沉积至少一个所述第二轨道与相邻两个所述第一轨道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，以连续的方式沉积具有所述闭合轮廓的轨道，所述连续的方式为：从起始点开始并到所述起始点结束以闭合所述轮廓，其中，所述第二轨道的至少起始点相对于相邻的所述第一轨道的起始点偏移。
7.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，从所述打印头的喷嘴孔沉积所述成型材料，所述喷嘴孔具有直径d0，其中，在过渡部分，壁厚增加至少110％×2×d0。
8.根据权利要
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述附加第一轨道与所述外部第一轨道中的一个邻接。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述过渡部分，在至少一个所述第二轨道中形成分叉，以增加第二轨道的数量。
11.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，所述第一轨道和所述第二轨道具有层高和顶面，其中，所述第二轨道的所述顶面比同一片中相邻接的第一轨道的所述顶面沉积高出所述层高的至少5％，优选地，高出所述层高的5％至20％之间。
12.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，熔融沉积成型(FDM)用作基于挤出的成型。
13.一种通过增材制造制成的三维物体，包括整体，所述整体包括至少一个体部分，所述体部分具有至少一个过渡壁部分，其中所述整体包括至少一个构件，所述构件由所述体部分延伸并在所述过渡壁部分与所述体部分接合，并且其中所述体部分具有小于5vol％的孔隙率，所述孔隙率根据第10-12页限定的孔隙率测试所确定，其中优选地所述孔隙率小于1vol％，更优选地小于0.1vol％或0.01vol％。
14.根据权利要求13所述的物体，其中所述至少一个过渡壁部分具有增加的厚度，其中所述整体的所述体部分包括间隔壁，所述间隔壁优选地具有闭合的轮廓并限定有内腔，并且其中，优选地所述间隔壁具有低于1x10-6mbar·l/s的密封性，所述密封性根据第14页限定的泄漏测试所确定。
15.根据权利要求13或14所述的物体，其中所述物体为压力容器或歧管，其中所述物体具有低于1×10-5mbar·l/s、优选地低于1×10-7mbar·l/s、更优选地低于1×10-9mbar·l/s的密封性，所述密封性通过氦气泄漏密封性测试所确定。
16.根据权利要求14-15中任一项所述的物体，其中所述间隔壁具有低于1×10-3mbar·l/s、或者优选地低于5×10-4mbar·l/s的总漏气率，所述总漏气率通过残余气体分析所测得。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的物体，其中所述物体是医疗可植入装置，优选地由PEEK制成，并且其中所述整体还包括具有多孔结构的多孔体部分，以通过所述结构促进骨生长，并且其中所述医疗可植入装置优选地为脊柱笼或颅骨植入物。
18.一种三维物体，采用权利要求1所述的方法制成，所述物体具有小于5vol％的孔隙率，其中优选地所述孔隙率小于1vol％，更优选地所述孔隙率小于0.1vol％或0.01vol％。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，所述方法包括以下步骤：
2.一种通过基于挤出的成型制造三维物体的方法，其中，通过打印头将成型材料的轨道沉积成片，所述打印头与三维定位系统连接，其中，在每个所述片中：
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法适用于避免两个第一轨道彼此邻接，以及避免两个第二轨道彼此邻接。
4.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，使用流量控制沉积所述第一轨道，使用压力控制沉积所述第二轨道。
5.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，以闭合轮廓沉积至少一个所述第二轨道与相邻两个所述第一轨道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，以连续的方式沉积具有所述闭合轮廓的轨道，所述连续的方式为：从起始点开始并到所述起始点结束以闭合所述轮廓，其中，所述第二轨道的至少起始点相对于相邻的所述第一轨道的起始点偏移。
7.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，从所述打印头的喷嘴孔沉积所述成型材料，所述喷嘴孔具有直径d0，其中，在过渡部分，壁厚增加至少110％×2×d0。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述过渡部分添加附加第一轨道和附加第二轨道，优选地在外部第一轨道中的一个与相关的第二轨道之间添加附加第一轨道和附加第二轨道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述附加第一轨道与所述外部第一轨道中的一个邻接。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述过渡部分，在至少一个所述第二轨道中形成分叉，以增加第二轨道的数量。
11.根据上述任一条权利要求所述的方法，其中，所述第一轨道和所述第二轨道具有层高和顶面，其中，所述第二轨道的所述顶面比同一片中相邻接的第一轨道的所述顶面沉积高出所述层高的至少5％，优选地，高出所述层高的5％至20％之间。
12.根据上述任一条权利要求所...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·W·鲍马，T·M·科斯特，J·F·弗里斯德，B·S·伊南可，J·D·祖欧特，J·T·巴特尔兹，M·A·柯伊伯哈特曼，
申请(专利权)人：联结高性能三D技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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