3D打印方法、3D打印制造设备和用其制造的物件技术

本发明专利技术涉及一种用于制造物件(30、36)的多材料混合物的3D打印方法以及3D打印制造设备(10)和借助所述方法和制造设备(10)制造的物件(30、36)。按照规定，提供一种用于制造物件(30、36)的多材料混合物的3D打印方法，所述方法包括以下步骤：提供盐粉末和金属粉末并且提供3D打印制造设备(10)。激活3D打印制造设备(10)，其中，所述盐粉末和金属粉末在所述3D打印制造设备(10)中被共同处理，从而制造具有按照用户定义的在盐粉末和金属粉末之间的混合比例的物件(30、36)，其中规定盐粉末份额为10

【技术实现步骤摘要】
3D打印方法、3D打印制造设备和用其制造的物件


[0001]本专利技术涉及一种用于制造物件的多材料混合物的3D打印方法以及用于借助激光束熔化利用多材料混合物制造物件的3D打印制造设备和借助所述方法和制造设备制成的物件。

技术介绍

[0002]增材制造方法在工业生产中越来越被视作成熟的技术。在此，已知多种不同的方法类型，其能够基于事先创建的结构数据实现由无定型材料或形状中性的材料形成三维物件。为此使用的材料可以例如事先以粉末方式提供。除了统称为增材制造方法之外还使用其他概念，以便借助原材料的逐层敷设最终形成物件。除了3D打印的概念之外，这种方法也被称为增材制造或借助快速技术的制造方法。根据被使用方法的基本定向，具有完全熔融的原材料的方案以及利用仅部分熔融的添加剂的方案被视作已知。在此情况下，不同激光技术的使用被普及并且越来越多地成为针对工业应用目的的标准。
[0003]在此不断扩展打印制成的物件的应用目的。除了通常直接设计用于在复杂产品中的特定功能的打印部件之外，也越来越多地生产用于工艺中间步骤的物件。在此情况下尤其关注例如这样的产品，所述产品由多种材料或不同结构制成，以便由此要么提供这种混合构件的特定性质，要么确保针对应用目的的特定功能。从现有技术中应引用对此的以下最初示例。
[0004]因此由文献DE102016201951A1已知一种混合构件和用于制造混合构件的方法。在此，混合构件部分地由金属并且部分地由电介质构造。混合构件尤其构造为机动车的混合构件的形式。金属组分至少部分具有金属氧化物陶瓷结构，所述金属氧化物陶瓷通过微弧氧化过程形成。金属组分优选具有铝、镁和/或钛。电介质组分优选具有塑料，并且尤其由塑料构造。金属组分和/或电介质组分能够在混合构件中摩擦配合、材料接合和/或形状配合地连接。此外，该专利技术还涉及一种用于制造上述混合构件的方法，其中，至少金属组分在微弧氧化过程中形成。
[0005]由文献EP3184207A1已知一种用于制造多孔构件的方法以及多孔构件本身。尤其公开了用于制造具有可调整的结构的多孔构件的方法，其中，所述构件具有室壁，所述室壁至少部分界定出孔隙。多孔构件在此通过增材制造方法、尤其通过3D打印制造，从而通过室壁和/或孔隙的尺寸和/或定向调整多孔构件的为其应用所期望或所需的物理性质。
[0006]通常，这种构件始终受到关注的是，所述构件能够直接或间接地减轻其它方式的成本密集和繁琐的制造工艺。一种应用情况例如是铸造制造方法。对于铸造工艺而言尤其在特定的方案中需要型芯，以便制造复杂的几何形状。除了已经建立的在铸造工艺中作为型芯使用的砂芯之外，还越来越多地需要盐芯。无论是砂芯还是盐芯在此都按照消失模/芯的原理使用，以便在待制造的物件中制造复杂的结构、例如中空腔等。这种物件可以例如是内燃机的发动机缸体。与砂芯相比，盐芯在此提供的优点在于，盐芯在铸造过程之后能够无残留地洗脱，并且具有更高的强度。
[0007]迄今这种盐芯借助传统的制造方法、例如铸造方法或压制方法制造。在此，所述方法通常成本高昂，因此盐芯相应地昂贵。此外，在这些传统方法中通常需繁琐地改变几何结构。这通常也意味着由这些传统方法提供较低的设计自由度。在此，尤其模具的制造在这些传统方法中是昂贵且耗时的。而且此类必要模具的改变在此也通常是昂贵且耗时的。
[0008]借助上述增材式制造方法制造此类盐芯的最初尝试是已知的。然而在此的初步认识显示，由一种或多种盐制成的盐芯的打印也带来一定程度上的挑战。由此例如借助粘结剂在3D打印方法中制成的盐芯仅具有较低强度。当涉及结构的构建时，具有盐混合物的熔融式3D打印方法通常是有问题的。
[0009]除了专门如前所述的应用情况之外，始终还关注的是，以低成本的方式制造混合构件或具有局部不同性质的构件、例如用于轻质结构。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于，为物件的制造提供一种备选的3D打印方法和备选的3D打印制造设备，其能够低成本且灵活地应用。
[0011]在本专利技术的一种优选设计方式中规定，为制造物件提供一种多材料混合物的3D打印方法。这种方法在此包括以下步骤：提供盐粉末，提供金属粉末，随后提供并激活3D打印制造设备。所述盐粉末和金属粉末在所述3D打印制造设备中被共同处理，从而制造具有按照用户定义的在盐粉末和金属粉末之间的混合比例的物件，其中规定盐粉末份额在10-40％之间或在50-80％之间或者说规定盐粉末份额为10-40％或50-80％。
[0012]所提出的方法由此能够仅基于混合比例的选择而非常灵活地使用，而无需在此明显改变基本的方法步骤。所选择的3D打印制造设备例如被设计用于熔融式3D打印方法。就此而言，可以低成本地实施盐粉末-金属粉末混合物的选择性熔化，从而能够借助逐层式构造来制造相应的物件。
[0013]根据所选择的混合比例，利用液体对制造完成的物件或者说成品物件的后续加工过程产生不同影响。所述液体可以例如是水或者具有水份额。当例如盐粉末份额选择为50-80％时，盐-金属混合物能够例如被水无残留地去除。在此，制造完成的物件中的盐溶化在液体中，并且金属粉末或在方法过程中形成的较小的金属级份重新碎解成粉末。这种制造完成的物件随后能够例如在铸造方法中作为消失芯使用。在此，据此能够借助液体、例如水的使用实现完全的脱芯。换言之，利用所提出的方法能够低成本地生产所述盐芯，所述盐芯则能够被用于铸造方法中。基于在所选择的50-80％的盐粉末份额的情况下达到的上述效果，能够简单地借助引入的液体将芯件损毁而完成脱模步骤。由于借助所提出的方法制造的所述盐芯也包含金属粉末或者说加工生成的金属粉末，所述芯件比例如砂芯明显更稳定。由此能够将制造完成的物件随后作为芯件用于压铸过程，这是因为该物件或者说盐芯能够经受住压铸过程的压力和流速。由此在压铸构件中还可以印制出底切和功能性中空腔，这是因为借助液体、例如水的使用非常好地实现无残留的去除。这例如可以是用于封闭型盖件(闭合盖)的盐-水室芯。这例如不能借助钢芯设置，因为利用钢芯不能印制底切。由此能够省去为制造例如砂芯而制作昂贵的模具，从而使所提出的方法在此提供低成本且此外能够高度灵活使用的备选方案。此外，模具的制作还是耗时的，尤其在原型制造中该时间因素被认为是不那么灵活的。
[0014]当选择了10-40％的盐粉末份额时，在利用液体、例如水或具有水份额的液体对制造完成的物件加工处理之后保留了一种金属构架或者说牢固的金属结构，而仅盐或者说加工得到的盐粉末被去除。由此能够创建并随后这样使用该类型的物件，从而在较复杂构件的规定位置处保留金属泡沫的形式，而相应地利用液体将盐洗脱。例如可以将这种物件浇铸在金属构件中，以形成附加功能性、例如过滤功能或减振功能。集成在构件中的金属泡沫能够例如降低构件重量、提高冷却效果、促进声学或减振吸收或改善撞击性能。
[0015]此外还能够迅速且灵活地实现几何形状的改变。由此，所提出的方法提供了最大的设计自由度，其中，在待制造的物件中能够低成本地实现高功能性和良好的机械性质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造物件(30、36)的多材料混合物的3D打印方法，所述方法包括以下步骤：
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提供盐粉末；
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提供金属粉末；
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提供并激活3D打印制造设备(10)，其特征在于，所述盐粉末和金属粉末在所述3D打印制造设备(10)中被共同处理，从而制造具有按照用户定义的在盐粉末和金属粉末之间的混合比例的物件(30、36)，其中规定盐粉末份额为10-40％或50-80％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述盐粉末和金属粉末在打印过程之前按照用户定义地混合，从而制造具有按照用户定义的在盐粉末和金属粉末之间的混合比例的物件(30、36)，其中规定盐粉末份额为10-40％或50-80％。3.根据权利要求2所述的方法，其中，按照用户定义的混合过程能够被控制，从而制造具有局部不同的盐粉末份额的物件(30、36)，其中，局部存在10-40％或50-80％的盐粉末份额。4.根据权利要求1所述的方法，其中，借助3D打印制造设备(10)在打印过程期间将盐粉末和金属粉末单独分别提供至具有分别可调整的层厚的按照用户定义的层中，从而制造具有按照用户定义的在盐粉末和金属粉末之间的混合比例的物件(30、36)，其中，盐粉末份额为10-40％或50-80％。5.根据权利要求4所述的方法，其中，按照用户定义提供按照用户定义的层和分别可调整的层厚，从而制造具有局部不同的盐粉末份额的物件(30、36)，其中，局部存在10-40％或50-80％的盐粉末份额。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，金属粉末和盐粉末的粒径相同。7.根据权利要求6所述的方法，其中，金属粉末和盐粉末的粒径为50-200μm、尤其为150μm。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属粉末选自：铝粉末、由铝合金制成的粉末、尤其包括AlSi
10
Mg和/或AlSi
12
的粉末、铁和/或钢粉末、尤其钢1.4404和/或1.2709、铜粉末，并且所述盐粉末选自下组：碱金属、碱土金属或副族元素的氯化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐或所述盐的混合物，尤其氯化钠、氯化钾、氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铵或硫酸钠，包括氟化物、硫化物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：O沃恩克，J库普曼，C安斯塔特，P埃哈德，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：