用于生成地制造三维部件的设备及方法技术

本发明专利技术涉及用于制造具有个性化几何结构的产品，包括，基底承载设备，用于材料施加的材料施加设备，优选地在基底承载设备上方，材料施加设备可以关于基底承载设备运动，以及控制设备，其联接至材料施加设备用于传输信号。根据本发明专利技术，材料施加设备联接至输入界面用于传输信号和用于选择第一或第二施加模式，所述控制设备和所述施加设备设计为在第一施加模式中通过加成地制造方法在基底板的表面上制造三维产品，所述基底板连接至所述基底承载设备。根据加成的制造方法，在连续的层中施加可固化材料，在每个层施加之后或者在每个层施加期间，选择性地固化一个或者多个预定区域，连接这些预定区域与下层中的一个或者多个区域。预定区域（一个或多个）通过相应的层中的产品的横截面几何结构被预定，且存储在控制设备中，以及可固化的材料被施加在多个连续的层中用于制造三维产品。控制设备和施加设备进一步设计为在第二施加模式中，施加一种或者多种颜料至与基底承载设备连接的打印基底材料的预定区域用于建立单色或者多色打印件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术涉及用于制造具有独特几何结构的产品的设备，包括基底承载设备，相对于基底承载设备可移动、优选地在基底承载设备上方的材料施加设备，以及联接至材料施加设备的控制单元。本申请要求德国技术DE 20 2011 003 443U的优先权，其内容通过引用全部合并于此。此外，EP 2289462 Al的内容和EP 2289652A1的内容通过引用全部于此。
技术介绍
生成的加工工艺，其是这样的加工工艺，在其中材料以加成工艺形成至独特产品或个性化产品，在原型生产的领域中，同时也在产品的生产中，特别地在单独形成的产品的生产中或者少量生产中找到了应用之处。根据本说明书和附随权利要求的生成的或者加成制造方法被理解为特别地是在ASTM F2792-10中限定的任何加成制造技术，包括结合材料以制作来自于3D模型数据的物体的任何方法，特别是3D打印、熔融沉积模型、选择性激光烧结或熔化，以及立体光刻技术。示例性地，从EP 1021997B1，通过选择性激光烧结工艺，使用限定的参数，制造独特形成的牙齿修复件或者辅助的牙齿辅助件是已知的。该SLS或者SLM工艺在EP0734842A1中进行原理性说明，其公开以其整体进行考虑。除了该用于粉末金属的选择性激光烧结或者激光熔化工艺，其特别地适合牙齿修复(SLS，SLM)，，其它生成的工艺可以适合用于其它产品。因此，例如，其中通过例如激光束或者电子束的高能量束，颗粒状或者其它固体金属被烧结或者熔融，且以这种方式结合和固化的工艺，或者其中例如通过诸如电子束、激光束或者聚焦的光束的高能量束，通过光致聚合作用，供给的固体或者液体形式的塑料被选择性固化的工艺。涉及本专利技术的目的其它工艺和设备根据原理运行，通过该原理，材料也被施加至连续的层，然而不是作为均质的、一致(coherent)的层，而是作为选择性施加的层以及选择的固化的区域。该工艺是已知的，例如激光工程净成形(LENs )或者激光沉积焊接。在涉及本专利技术的另一个原理中，材料也通过连续的层沉积，作为均质层或者作为层和固化的选择性施加的区域，而不是利用高能量束。因此，例如，这样的工艺是已知的，其中第一材料被沉积为层，且接着与第二材料在预定的区域中选择性混合且固化，例如其中液体粘结材料被注入在预定的区域中或者其中第一和第二材料包括化学反应树脂+硬化剂组合。在又一个工艺中，材料仅选择性施加在预定的区域中而不是作为均质的、一致的层，且因此自身硬化。这可以获得，例如，通过施加材料作为化学反应或者反应混合物，其接着自我变硬或者通过化学反应变硬，通过施加熔融状态的材料且通过冷却固化或者通过与周围环境(例如空气)反应，以形成反应的材料且在选择性应用后固化。涉及本专利技术的该过程是已知的，例如3D打印，轮廓工艺，熔融沉积模型(FDM)，层压目标模型(L0M)，聚酰胺铸造，以及多孔喷射模型。作为原则，这些生成的生产工艺以如下方式运行，例如通过连续和不连续地将基体承载件浸没在可固化材料的液体浴中，或者通过粉末沉积设备沉积连续的层在基体承载件上，连续层的可固化的材料被施加至基底承载件。在每层沉积过程之后，特定部分的层或者-如在选择性层沉积的情况下，-整个层被选择性固化且以这种方式，由层形成产品。在通过固化最终层完成产品之后，可以移除未固化的材料区域，其可以频繁地重复使用。使用生成的生产工艺的一个基本问题是在生产数据的形成和产品制造之间的长时间。在一定的时间上，为了增加制造的产品的数目，在基底承载件上几个产品的同步过程是已知的。特别地对于与基底承载件的尺寸相比具有非常小尺寸的产品，该过程有意义且有效地增加了产量。从EP 0734842A1知道通过在承载板上使用可溶的基底承载件且在制造产品之后立即移除承载板以及为了开始新的生产过程，使用新的基底承载件更换，生产设备的停工时间可以减少。尽管该设计消除了从基底承载件移除产品所需的停工时间，这种布置仍然具有缺点，仅当所有产品的生产数据在基底承载件上制造时，生产过程开始，从而，因此，用于制造产品的整个时间不能显著地减少。对于许多小产品的个性化生产，这是特别真实的。从W02008/128502已知一种设备，其遵循相同的基本原理且提供在制造设备中的传输器设备，使用其一个或者多个部件保持器和剂量或者供给容器可以得以传输，以在制造设备中获得快、简单且可靠的粉末控制。使用该设备，通过粉末材料，产品可以在部件保持器中快速制造，且跟随者它们的制造，产品可以由不同的粉末材料制造。然而，也是通过使用该制造设备，制造过程至少与用于在基底承载件上全部产品的生产数据的形成和产品的制造之间一样长，从而，关于形成每个单独或者数个产品的生产，仍然需要相对长的时间。从WO 2004/014636，通过连续层，用于生成的制造三维物体的工艺是已知的，其中在两个部件位置中，几个物体同时制造。使用该设备，层被沉积在一个位置中且通过照射，选择性固化在另一个区域中获得。提供了四个工艺腔，其可以以间隔分开的单独腔的形式，或者两个双腔的次区域的形式或者单个的四部分腔的形式。此外，设备结合了开关设备，用于连接激光至需要的工艺腔。如此特征的设备和使用该设备生成的制造产品说明的工艺具有缺点，为了同时制造的目的，在各自的工艺腔中，使用交替的固化和层沉积，在每个工艺腔中需要用于沉积工艺的分开的控制单元。尽管该设备和工艺适于在各自不同的工艺腔中从不同的开始材料制造几种产品的复杂的特殊的应用，制造工艺和设备是复杂的，且因此，生产率、许多的小产品的生产效率，以及在产品的生产数据的可用和产品的制造之间所需的时间可以进一步优化。
技术实现思路
尽管仅个性化的产品(其尺寸粗略对应于基底承载件的尺寸)可以以多产的工艺以及可接受的总体生产时间、使用已知的生产工艺和设备制造，对于具有尺寸比那些基底承载件的尺寸小很多的产品，仅可以通过在单个基底承载件上同时制造几个产品保证多产。然而，在这种情况下，因为用于在基底上制造的所有产品的生产数据的形成，以及接着跟随的同时生产，用于各单个产品的生产时间不能减少至需要的短时间，而是增加了。生成的(generative)制造小产品(即，基本表面积比基底承载件的面积特别地小至少一个量级的产品)的另一个问题是在独特或个性化产品几何尺寸生成的制造执行为制作-指令生产的许多应用领域中，例如，在牙科实验室中的牙齿修复件的制造中。在这种情况下，不同的指令通常不是同步的，而是对于制造设备的用户，随着时间分布。为了获得高生产率以及利用设备，用户必须结合几个指令以使得在基底承载件上同步制造不同的产品。然而，特别对于接收的第一指令，这需要在指令的接收和产品的生产之间的相当大的延迟。如果，另一方面，用户想在尽可能短的时间内响应每个指令，他继而被迫使在基底承载件上仅使用一个或者仅几个产品执行制造过程，导致了制造设备的整个不良的利用以及低生产率。使用已知的生产工艺和设备的另一个问题是要制造的产品的最大尺寸受到限制。首先，这是因为产品在基底承载件上制造，从而，一方面，基底承载件的尺寸以及另一方面，在基底承载件上的成形空间不可以被超出。因此，我们需要一种设备和工艺，其设计为容置具有大尺寸的产品且通过生成的工艺高效地制造这些产品，该产品特别地其中沿着一个或者两个空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造具有独特几何结构的产品，特别是牙齿替换件或者牙齿辅助件，包括，基底承载设备，材料施加设备，其相对于基底承载设备可运动以用于材料施加，优选地在基底承载设备上方，控制设备，其联接至材料施加设备用于传输信号，其特征在于：输入界面联接至控制设备用于传输信号，以在第一和第二施加模式之间选择，且其特征在于所述控制设备和所述施加设备适于以第一施加模式通过加成的制造方法在连接至所述基底承载设备的基底板的表面上制造三维产品，通过?在连续的层中施加可固化材料，?在每个层施加之后或者在每个层施加期间，选择性地固化一个或者多个预定区域，且凭此将这些预定区域与下层中的一个或者多个区域连接，?其中，所述一个或多个预定区域基于相应的层中的产品的横截面几何结构被预定，且存储在控制设备中，以及?其中，所述可固化的材料被施加在多个连续的层中，用于制造三维产品；以及，在第二施加模式中，施加一种或者多种颜料至与基底承载设备连接的打印载体的预定的区域，用于建立单色或者多色打印件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.02 DE 202011003443.71.用于制造具有独特几何结构的产品，特别是牙齿替换件或者牙齿辅助件，包括， 基底承载设备， 材料施加设备，其相对于基底承载设备可运动以用于材料施加，优选地在基底承载设备上方， 控制设备，其联接至材料施加设备用于传输信号， 其特征在于: 输入界面联接至控制设备用于传输信号，以在第一和第二施加模式之间选择，且 其特征在于所述控制设备和所述施加设备适于 以第一施加模式通过加成的制造方法在连接至所述基底承载设备的基底板的表面上制造三维产品，通过 -在连续的层中施加可固化材料， -在每个层施加之后或者在每个层施加期间，选择性地固化一个或者多个预定区域，且凭此将这些预定区域与下层中的一个或者多个区域连接， -其中，所述一个或多个预定区域基于相应的层中的产品的横截面几何结构被预定，且存储在控制设备中，以及 -其中，所述可固化的材料被施加在多个连续的层中，用于制造三维产品； 以及， 在第二施加模式中，施加一种或者多种颜料至与基底承载设备连接的打印载体的预定的区域，用于建立单色或者多色打印件。2.根据权利要求1所述的设备， 其特征在于: 打印头，其沿着至少一个轴可运动，用于在所述第一施加模式中，使用可固化材料选择性涂覆所述区域，且在所述第二施加模式中用于颜料施加。3.根据权利要求1或2所述的设备， 其特征在于:所述打印头 -具有第一入口开口，引导至颜料引导通道，并且如果适用还具有其他的入口开口，弓丨导进入对应的用于每种其他的颜色的其他的颜料引导通道，以及第二入口开口，引导至用于可固化液体的材料引导通道，该一个或多个颜料引导通道和材料引导通道引导至共用排放喷嘴，优选地引导进入共用引导通道，该共用引导通道引导进入排放喷嘴，或者 -具有入口开口，引导至颜料引导通道，并且如果适用还具有其他入口开口，引导进入用于每种其他的颜色的其他的颜料引导通道，以及第二入口开口，引导至用于可固化液体的材料引导通道，该一个或多个颜料引导通道和材料引导通道引导至间隔开的排放喷嘴，优选地每个颜料引导通道在间隔开的排放喷嘴中引导。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:控制设备和施加设备适于在第三施加模式中，在一个层，优选地在每层中施加 -材料和一种或者多种颜料在区域上，优选地通过，材料和一种或者多种颜料在打印头之前或者在打印头中混合和接着施加混合物，或者通过分离的喷嘴同时或者时间延迟地施加材料和颜料并通过以如下方式执行施加，所述层的材料以预定的颜色图案施加或者-施加材料和一种或者多种颜料至间隔开的区域，优选地通过施加来自于第一材料施加喷嘴的材料以及来自于一个或者多个颜料施加喷嘴的一种或者多种颜料，其中施加被执行为，之前施加的层的材料或者所述层的材料以预定的颜色图案供应。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:制备有一个或多个通入材料引导通道的入口开口，用于分散一种或者多种材料，用于在产品中构建不同的材料区或者用于在彼此的化学反应中固化所述多种材料。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:基底板堆栈和/或打印载体堆栈，其和所述基底板承载件机械地交互作用，用于将分别来自所述基底板堆栈的基底板或者来自所述打印载体堆栈的打印载体供应至所述基底板承载件上。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述基底板承载件形成环形传输器设备，材料施加设备适于直接排放所述可固化材料至基底板承载件上和/或脱离设备布置在所述基底板承载件上以在它们完工之后，从基底板承载件脱离制造在其上的产品或者脱离设备形成布置在其上的基底板，其中优选地所述环形传输器设备在转向设备处回转，且因此变形，且其中产品由此被脱离。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:可固化材料从具有至少一个喷嘴的第一喷嘴布置结构排放，颜料从具有至少一个喷嘴的第二喷嘴布置结构排放以及 -第一和第二喷嘴布置结构布置在打印头处，所述打印头在施加期间，至少可沿着一个轴运动，或者 -第一喷嘴布置结构布置在第一打印头处，第二喷嘴布置结构布置在第二打印头处，第一和/或第二打印头在施加期间可沿着一个轴移动，其中，这些打印头的轴布置为平行且特别地共轴，和/或 -第一和第二喷嘴布置结构在施加期间可独立于彼此运动。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述基底板承载件设备和材料施加设备可以相对于彼此运动且由引导设备以一方式引导，该方式为: 在第一施加模式中，连续的层被施加在倾斜于基底板的表面定向的层平面中， -在第二施加模式中施加颜料，优选地，在对应于第一操作模式的层平面中，特别地沿着位于该平面中的轴，和/或 -在施加过程期间，基底板或者打印载体分别沿至少一个方向运动，该方向具有与所述层平面垂直的方向分量，特别地沿倾斜于层施加平面的方向。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述控制设备设计为以如下方式控制材料施加设备:它在相应的层中对应于产品的横截面的预定区域上选择性分散材料。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:用于控制材料施加设备的控件，所述控件设计为用于控制材料施加设备为在产品的制造过程期间，通过固化施加的材料得以制造分隔壁。12.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述材料施加设备以如下方式引导，它被可滑动地支撑在倾斜于基底板的表面延伸的平面中。13.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:第二材料施加设备被设计成可运动，用于在选择性材料施加执行之前，施加第二材料作为均一的层。14.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述材料施加设备适于 -选择性施加两种不同材料的材料混合物，其中所述两种不同的材料适于在选择性施加之后，通过化学反应彼此固化，或者 -选择性施加一 种材料，其中所述材料适于在选择性施加之后通过与环境气体通过化学反应固化，或者 -选择性施加熔融的材料，其中所述熔融的材料适于在选择性施加之后，通过冷却固化。15.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述一个或多个材料施加设备关于基底板和设备的操作位置中重力的方向布置和适应为使得在其上分散的材料沿着重力方向被分别地供给为在基底板上的层、或分散在其上的层、或者供给在基底板的预定区域上，或布置在其上的层上。16.根据前述权利要求中任一项所述的设备， 其特征在于:所述控制设备适于控制材料施加设备和/或传输器设备为使得:具有在5μπι至200μπι之间的厚度的层被施加。17.用于制造具有独特几何结构，特别是牙齿替换件或者牙齿辅助件的产品的方法， 其特征在于:通过输入界面，其在第一施加模式和第二施加模式之间选择，并且随后， 在第一施加模式中，通过加成的制造方法，至少一个三维产品制造在基底板的表面处或者在基底板的表面上，该制造方法具有如下步骤: -在连续的层中施加可固化材料， -在每个层施加期间和施加之后，选择性固化一个或者多个预定区域，且由此将这些预定区域与下面的层的一个或者多个区域连接， -其中，所述一个或多个预定区域基于在相应的层中产品的横截面几何结构得以预定，以及 -所述可固化材料在多个连续的层中施加，用于制造所述三维产品， 以及 在第二施加模式中，一种或者多种颜料被施加至打印载体的选择性区域，以建立单色或者多色印刷件。18.根据权利要求17所述的方法， 其特征在于:通过沿着至少一个轴移动打印头，到达要选择性涂覆的区域，且所述打印头适于在第一施加模式中排放可固化材料和在第二施加模式中排放一种或者多种颜料。19.根据权利要求17-18中任一项所述的方法， 其特征在于:-所述一种颜料通过第一入口开口进入在所述打印头中的颜料引导通道，每种其他的颜料通过对应的其他的入口开口进入在打印头中的对应的其他的颜料引导通道，可固化液体通过第二入口开口进入材料引导通道，所述一个或多个颜料引导通道和材料弓丨导通道引导进入共用排放喷嘴，优选地进入引导进入排放喷嘴的共用引导通道，或者 -所述一种颜料通过第一入口开口进入在打印头中的颜料引导通道，每种其他的颜料，通过对应的其他的入口开口进入在打印头中的对应的其他的颜料引导通道，可固化液体通过第二入口开口进入材料引导通道，所述颜料引导通道和材料引导通道引导进入间隔开的排放喷嘴，优选地，每个颜料引导通道引导进入间隔开的排放喷嘴。20.根据前述权利要求16-18中任一项所述的方法， 其特征在于:在一个层、优选地在每个层中的第三施加模式， -材料和一种或者多种颜料被同时施加至区域，特别地通过在打印头中混合材料和一种或者多种颜料且接着施加混合物，施加被建立为使得层的材料被施加为预定的颜色图案，或者 -材料和一种或者多种颜料被施加至间隔开的区域，特别地通过施加来自于第一材料施加喷嘴的材料和来自于一个或者多个颜料施加喷嘴的一种或者多种颜料，且施加被建立为使得之前施加的层的材料或者层的所述材料被以预定的颜色图案提供。21.根据前述权利要求17-20中任一项所述的方法， 其特征在于:多个材料被施加，优选地从多个材料分散喷嘴，三维产品通过多个材料与彼此的化学反应固化或 者三维产品包括具有不同机械材料特性的区域。22.根据前述权利要求17-21中任一项所述的方法， 其特征在于:基底板从基底板堆栈传输和/或打印载体从打印载体堆栈传输。23.根据前述权利要求17-22中任一项所述的方法， 其特征在于:基底板设计为环形传输器设备，和/或在其上制造的产品在它们完工之后，通过脱离设备从基底板脱离，特别地通过回转和因此变形基底板且因此脱离产品。24.根据前述权利要求17-23中任一项所述的方法， 其特征在于:使用至少一个喷嘴从第一喷嘴布置结构排放可固化材料，且使用至少一个喷嘴从至少第二喷嘴布置结构排放颜料， -第一和第二喷嘴布置结构布置在打印头中，其在施加期间沿着至少一个轴运动，或者 -第一喷嘴布置结构布置在第一打印头中，第二喷嘴布置结构布置在第二打印头中，在施加期间，第一和/或第二打印头沿着一个轴运动，其中，该轴布置为彼此平行，特别是共轴，和/或 -在施加期间，第一和第二喷嘴布置结构独立于彼此运动。25.根据前述权利要求17-24中任一项所述的方法， -其中，在第一施加模式中，连续的层被施加在层平面中，所述层平面倾斜于基底板的表面排列， -其中，在第二施加模式中，颜料优选施加至对应于第一操作模式的层平面中，特别地沿着位于该平面中的轴，和/或 -其中，基底板或者打印载体分别沿至少一个方向在施加过程中运动，该方向具有垂直于层平面的方向分量，优选地为倾斜于层施加平面放置的方向。26.根据前述权利要求17-25中任一项所述的方法， 其特征在于:所述材料被选择性施加在层的预定区域中。27.根据前述权利要求17-26中任一项所述的方法， 其特征在于:基底板的表面在施加层的区域中相对于参照重力方向的水平方向倾斜延伸。28.根据前述权利要求17-28中任一项所述的方法， 其特征在于:每层被以在5μπι至200μπι之间的层厚度施加。29.用于制造具有独特几何结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：I尤克尔曼，S霍格斯，
申请(专利权)人：BEGO医药公司，
类型：
国别省市：