多材料保持架及其增材制造工艺制造技术

本发明专利技术提供一种用于轴承的保持架(100)。本发明专利技术还提供所述轴承和制造所述轴承的方法。所述保持架包括：多个兜孔(105)，在使用中至少部分包围滚动体。所述保持架还包括第一材料(110)和第二材料(120)，其中，第一材料是通过增材制造工艺打印的第一打印材料，相比于第二材料，具有不同的特性。第一材料被打印在所述兜孔中的、在使用中滚动体至少会偶尔接触到所述兜孔的位置处。使用这种第一打印材料允许将第一打印材料施加到实际需要的位置。

Multi material holder and its material increasing manufacturing process

A retainer (100) for a bearing is provided. The invention also provides the bearing and method for manufacturing the bearing. The holder includes a plurality of pockets (105), at least partially enclosing the rolling body. The holder further includes a first material (110) and a material (120), wherein the first material is a first printing material printed by a process of increasing the material, and has a different character compared to the second material. The first material is printed in the pocket, where at least one of the rollers is occasionally exposed to the pocket. The use of such a first printing material allows the first printing material to be applied to a desired position.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于稳固轴承中滚动体位置的保持架。本专利技术还涉及一种轴承以及制造所述保持架的方法。
技术介绍
增材制造(additivemanufacturing)或更普遍称作3D打印是已知的生产技术，在所述生产技术中，从数字模型产生三维固态对象。增材制造的处理从通过任何已知的数字建模方法(诸如，使用CAD程序)产生数字模型开始。接下来，所述数字模型被划分为切片(slice)，其中，每个切片指示所述数字模型中的打印材料应位于的这一层。各个切片被顺序地送入根据各个切片而存放材料的增材制造工具或3D打印机，同样地，逐层产生完整的三维固态对象。在早期的增材制造过程中，主要使用塑料材料或树脂作为用于产生三维固态对象的打印材料，但是已经开发出可使用这种增材制造技术还在层中存放其它材料(包括不同类型的金属)的其它处理。这种制造技术的主要优点在于，允许设计者按照相对简单的生产方法来生产出几乎任何三维对象。这特别有利于例如在初始模型是必需的产品的情况或者仅需要有限数量的产品的情况。这种制造技术的缺点是产生三维固态对象的速度。增材制造在高质量轴承中的使用已经受到限制。这是由于对于这种高质量轴承的材料需求所造成的，其中，通过增材制造工艺所应用的当前材料不满足这种高质量轴承材料需求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种轴承的保持架，其中，所述保持架包括通过增材制造打印的打印材料。本专利技术的第一方面提供一种根据权利要求1所述的用于在轴承中稳固滚动体的位置的保持架。本专利技术的第二方面提供一种根据权利要求12所述的轴承。本专利技术的第三方面提供一种根据权利要求13所述的制造所述轴承的方法。在从属权利要求中对这些实施例进行了限定。根据本专利技术的第一方面的保持架包括：多个兜孔，在使用中至少部分包围滚动体，其中，保持架包括第一材料和第二材料，其中，第一材料是通过增材制造工艺打印的第一打印材料，相比于第二材料，具有不同的特性，并且，第一材料被打印在兜孔中的、在使用中滚动体至少会偶尔接触到兜孔的位置处。专利技术人已经意识到，保持架在滚动体附近的材料特性相较于保持架的剩余部分可能是不同的。然而，仅在局部应用这种不同材料，通常成本相对较高或者甚至接近不可能。在局部应用这种特定材料的已知方法通常需要例如对保持架的一部分进行掩蔽并且例如使用特定材料仅对未掩蔽的部分进行涂覆。然而，这种制造方法是相对劳动密集型的并且昂贵并通常很不准确。此外，涂覆处理通常需要特定温度或沉积室，这还进一步规定了对这种涂覆解决方案的适用性的重要限制以对保持架的不同部件功能化。使用根据本专利技术的保持架(其中，第一材料是通过增材制造工艺施加的第一打印材料)，可通过打印处理容易地在局部施加到第一材料。这减少了劳动密集型的掩蔽步骤，并允许将第一材料仅沉积在实际需要和/或所需的位置处。第一材料不同于第二材料。在第一材料与第二材料之间的这种差异可能是由于第一材料与第二材料之间的化学差异导致的。可选地，第一材料可能仅在它所施加的结构上(例如，无论是晶体、非晶体或其它结构)与第二材料不同。在所述保持架的实施例中，第二材料是不同于第一打印材料的第二打印材料。在该实施例中，保持架的主要部件可由打印材料(第一打印材料或第二打印材料)构成。当然，甚至其它不同类型的打印材料可用于产生保持架。从打印材料产生保持架的优点在于，它在保持架的几何形状方面提供较高的自由度并且提供将所需的材料仅放置在它们需要并且不穿过保持架的主体的可能性。所述额外的自由度来自于以下事实，构成保持架的元件的几何分布不受使用针对保持架的传统构造工艺(例如，注射成型和铸造，它们规定与非熔融材料流入铸型以及这种材料通过保持架的窄截面的通道相关的限制)的限制。此外，在保持架的兜孔中可需要例如用于减小磨损的专业化的材料。这种专业化的材料通常相对昂贵。使用增材制造工艺，将打印材料仅施加到需要的位置处，从而产生明显的成本减小。保持架的兜孔中的表面可被构建为处理中的一部分以构建整个保持架。这还能够在没有其它处理来控制这些性能参数的情况下优化或调整表面粗糙度、湿润度、热传导和其它性能参数。可在单个增材制造产生步骤中完成所有。在所述保持架的实施例中，第一材料仅存在于所述保持架的接触表面，接触表面是所述保持架的表面的一部分，位于在使用中至少偶尔将摩擦力施加到保持架的位置处。移动滚动体(球形或滚筒)与保持架之间的接触产生接触力，所述接触力阻止滚筒的移动并因此增加轴承单元的内部摩擦。这也会导致比如磨损和系统的能耗低效的现象。潜在接触区域能够被模拟，并且一般而言，设计师试图带来物理上保持润滑剂(如果是油脂)的几何特征或者增加保持架的空隙，这还在保持架内产生噪声和多余的滚动体移动两方面。通过将第一材料仅施加到保持架的接触表面，可解决以上问题中的一个或多个。可通过将特定第一材料施加到保持架的接触表面来控制表面湿润度，这允许仅在需要的位置达到期望数量的润滑剂。具有这种接触表面的重要优点在于例如，具有经过调节的湿润特性，这导致在滚动体内的润滑剂的数量的明显减小。这减小摩擦力，例如，随轴承转动时的搅动油脂相关。此外，使用更少的润滑剂，这减小了这种润滑剂可能具有的对环境的任何影响。在所述保持架的实施例中，所述保持架包括在第一材料与第二材料之间的交界面中的一个交界面上的功能梯度界面层，所述功能梯度界面层的构成被配置为从第一材料通过第一材料和第二材料的混合物逐渐转变为第二材料。使用这种功能梯度界面层的重要好处在于，在不需要额外接合材料、结构或降低第一材料或第二材料所需的特定材料特性的层的情况下，明显提高两个材料之间的接合特性。涂覆通常在主体(基本)材料与沉积层之间的突变间层。该界面是一个弱点，这是因为它用作应力集中件，并且限定了在性能方面的急剧转变，例如，热膨胀、刚度、弹性性质、化学梯度等。使用具有中间特性的中间层减小了特性转变的突然性，但使交界面的数量加倍。由于两个材料的沉积需要与涂覆处理兼容，所以分级的解决方案难以用在涂覆处理中。然而，使用增材制造工艺是相对简单的，在所述增材制造工艺中，材料按照几乎像素化的方式逐层被沉积，对不同材料进行混合，然后逐层逐渐转变混合率。不存在限定的交界面并且它以无接缝的解决方案将主体的最佳特性和最佳表面性能进行组合。在所述保持架的实施例中，第一材料包括选自如下列表中的材料：低摩擦力材料、亲油材料和自润滑材料。这种低摩擦力的材料可以使包括根据本专利技术的保持架的轴承的噪声减小。自润滑材料会非常难以局部施加并且会非常难以在相对均质层施加。此外，为了实现局部润湿性能(亲或拒)，局部施加自润滑材料的处理也相对昂贵。可通过改变表面的粗糙参数和纹理(方位)来获取所述润湿。使用这种增材制造技术，可将自润滑材料准确地局部施加到需要的位置处以及需要的层厚度。这以具有成本效益的方式导致自润滑材料的好的局部浓度。在所述保持架的实施例中，低摩擦力材料从以下材料列表中选取：石墨、纳米管、富勒烯、C60和其它碳结构、可剪切颗粒、树脂、特定聚合物/弹性体。在所述保持架的实施例中，亲油材料从以下材料列表中选取：聚苯乙烯、有机硅、木棉。在所述保持架的另一实施例中，自润滑材料从以下材料列表中选取：石墨、纳米管。在所述保持架的实施例中，第二材料包括疏水性材料。这种第二材料可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于稳固轴承(300)中滚动体(305)位置的保持架(100、150、200、250)，包括多个兜孔(105、155、205、255)，所述多个兜孔(105、155、205、255)在使用中至少部分包围滚动体(305)，其特征在于：保持架(100、150、200、250)包括第一材料(110、160、210、260)和第二材料(120、170、220、270)，其中，第一材料(110、160、210、260)是通过增材制造工艺打印的第一打印材料(110、160、210、260)，相比于第二材料(120、170、220、270)具有不同的特性；并且，第一材料(110、160、210、260)被打印在兜孔(105、155、205、255)中的、在使用中滚动体(305)至少会偶尔接触到所述兜孔(105、155、205、255)的位置处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 GB 1322419.11.一种用于稳固轴承(300)中滚动体(305)位置的保持架(100、150、200、250)，包括多个兜孔(105、155、205、255)，所述多个兜孔(105、155、205、255)在使用中至少部分包围滚动体(305)，其特征在于：保持架(100、150、200、250)包括第一材料(110、160、210、260)和第二材料(120、170、220、270)，其中，第一材料(110、160、210、260)是通过增材制造工艺打印的第一打印材料(110、160、210、260)，相比于第二材料(120、170、220、270)具有不同的特性；并且，第一材料(110、160、210、260)被打印在兜孔(105、155、205、255)中的、在使用中滚动体(305)至少会偶尔接触到所述兜孔(105、155、205、255)的位置处。2.根据权利要求1所述的保持架(100、150、200、250)，其特征在于，第二材料(120、170、220、270)是不同于第一打印材料(110、160、210、260)的第二打印材料(120、170、220、270)。3.根据权利要求1或2所述的保持架(100、150、200、250)，其特征在于，第一材料(110、160、210、260)仅存在于保持架(100、150、200、250)的接触表面，所述接触表面是保持架(100、150、200、250)的表面的一部分，位于在使用时滚动体(305)至少偶尔将摩擦力施加到保持架(100、150、200、250)的位置处。4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的保持架(100、150、200、250)，所述保持架包括在第一材料(110、160、210、260)与第二材料(120、170、220、270)之间的交界面中的一个交界面上的功能梯度界面层，所述功能梯度界面层的构成被配置为从第一材料(110、160、210、260)通过第一材料(110、160、210、260)和第二材料(120、170、220、270)的混合物逐渐转变为第二材料(120、170、220、270)。5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的保持架(100、150、200、250)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历桑德罗·桑兹，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE