用于增材制造三维物体的方法技术

用于增材制造三维物体(2)的方法，该方法通过以下方法步骤进行：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造三维物体的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于增材制造三维物体的方法，其中，通过借助紫外线辐射对包括至少一种能紫外线硬化的成分的构造材料进行逐步的(尤其是逐层的)、选择性的照射和固化来构成坯体。所述坯体可在随后的方法步骤中被加载热能，以便由此构成三维物体。

技术介绍

[0002]相应的方法从现有技术中基本上是已知的。例如被称为数字光合成(DLS)技术亦或被称为CLIP方法(连续液体界面生产)的增材制造方法基于上述基本原理。
[0003]DLS方法或者说CLIP方法中的缺点是，在借助紫外线辐射将能量输入到构造材料中的过程中，可导致构造材料的至少一种成分被高地加热，这会导致构造材料的粘度特性并且必要时会导致构造材料的部分固化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的任务是提供一种方法，所述方法尤其在简单的且快速的以及成本上有利的措施方面提高要制造的三维物体的质量或者说实现要制造的三维物体的精确的预限定的机械性能。
[0005]所述任务通过一种根据权利要求1所述的用于增材制造三维物体的方法解决。与此相关的权利要求涉及所述方法的可行的实施形式以及一种由在这里所述的方法制造的三维物体。
[0006]本专利技术涉及一种用于增材制造三维物体的方法，该方法通过以下方法步骤进行：(a)——第一固化步骤——借助紫外线辐射对包括至少一种能紫外线硬化的成分的构造材料进行逐步的(尤其是逐层的)、选择性的照射和固化，以便构成坯体；(b)——第二固化步骤——对坯体加载热能，其中，构造材料的至少一种成分在超过硬化温度的情况下被热硬化，以便构成三维物体；(c)将在第一方法步骤期间借助紫外线辐射对坯体的照射控制为，使得至少局部地不显著地超过所述至少一种成分的硬化温度。
[0007]在所述增材制造方法中，例如可使用基于树脂的或者说包括树脂材料(尤其是人造树脂材料)的构造材料。例如将DLS方法或者说CLIP方法作为增材制造方法使用。DLS方法的特征尤其在于，选择性地借助紫外线辐射使处于构造容器中的液态的且能紫外线硬化的构造材料硬化，以构成具有限定形状的坯体。接着，所述坯体或者说生坯在第二过程步骤(固化步骤)中经受热硬化过程并且在此被加载热能。为此，可将坯体放入到炉中或者说放入到加热室中。
[0008]构造材料的至少一个第一成分由于射到构造材料上的紫外线而引起了主要的(尤其是完全的)提高强度的反应。构造材料例如可包括至少两种成分，其中，至少一种成分在超过硬化温度的情况下热硬化或者说进行通过热能引发的反应，所述通过热能引发的反应使得构造材料固化或者说使得构造材料的交联或者说交链改变。通过具有至少两种硬化特性不同的成分的构造材料，可通过有针对性地利用各成分的各自的硬化特性来获得三维物
体的更高和/或更有针对性的机械性能。由于构造材料既对紫外线辐射又对热能有所反应或者说引起相应的(并且尤其是相互独立的)反应，在所述制造方法中能构成两个不同的链网，例如聚合物链。通过将所述两种不同的网或者说聚合物链联结在一起可实现超过平均水平的机械性能。
[0009]在此，将在形成坯体的第一方法步骤中借助紫外线辐射进行的照射控制为，使得至少局部地不超过或不显著地超过构造材料的至少一种成分(尤其是所有成分)的硬化温度。换句话说，在产生坯体的期间，通过引起构造材料的至少一种成分的紫外线辅助的固化的反应，构造材料的至少另一种、至少热硬化的成分应还未真正意义上地受到(尤其是实质的或者说主要的)硬化或固化。因此，由于加载热能，构造材料的硬化能力或者说固化能力要尽可能地、尤其是完全地保留给第二过程步骤，在所述第二过程步骤中有针对性地对坯体加载热能。
[0010]不显著地超过硬化温度指的是在加载紫外线的过程中可在时间点上或短暂地超过硬化温度，而所述热能输入这样微小使得其未导致构造材料的热硬化成分明显地硬化或者说固化。换句话说，不显著地超过硬化温度可包括(尤其是短暂地)超过硬化温度最多15％、优选最多10％、特别优选最多5％。替代地或附加地，不被显著地超过的硬化温度可包括以下温度或者说由于必要时被超过的硬化温度而产生的能量输入，所述温度实现已借助紫外线辐射硬化的构造材料的、尤其至少是借助紫外线辐射硬化的构造材料的热硬化的成分的至少70％(优选至少85％、特别优选至少95％)的基于热能作用的残余固化能力或者说残余硬化能力。硬化温度也可理解为热能的极限热能输入，在超过所述极限热能输入的情况下，构造材料的热硬化的成分进行交联或者说硬化。
[0011]例如可将用于构成坯体的借助紫外线辐射进行的照射控制为，使得坯体的至少一个要照射的构造材料层中的至少50％、优选至少75％、特别优选至少85％、最优选至少95％不显著地超过硬化温度或者说形成坯体的构造材料层中的相应给出的百分比对于随后的、对坯体加载热能的过程步骤来说还具有热交联潜力或者说硬化能力。替代地或附加地，所述给出的百分比与坯体的体积有关，亦即例如从坯体的总体积来看，坯体体积中的至少50％、优选至少75％、特别优选至少85％、最优选至少95％在将紫外线辐射集中到构造材料上的第一方法步骤后还具有基本的热交联潜力或者说硬化能力。
[0012]例如可将用于构成坯体的借助紫外线辐射进行的照射控制为，使得由于显著地超过构造材料的至少一种成分的硬化温度而产生的热硬化导致坯体中的最多20体积％、优选最多12.5体积％、特别优选最多7.5体积％、最优选最多2.5体积％在紫外线辐射的作用过程中热硬化。
[0013]优选地，本专利技术的在这里所述的方法涉及一种计算机辅助的方法。在这种情况下，在第一固化步骤期间借助计算机至少对紫外线辐射进行控制。优选地，计算机辅助的方法包括通过中央计算机单元(例如用计算装置)对增材制造设备的另外的元件进行控制。这样，例如可用相应的控制参数数据对新的未固化的构造材料到构造容器中的填充(例如体积流量)和/或构造板相对于构造容器的运动和/或紫外线辐射和/或构造室的调温装置进行描述并且可根据控制参数数据操控相应的执行器。
[0014]可行的是，借助紫外线辐射对包括至少一种尤其主要能紫外线硬化的成分的构造材料进行逐步的、尤其是逐层的、选择性的照射和固化，以便在以下构造空间中构成坯体，
其中，在构造空间中和/或上具有用于检测参数数据和/或温度值的检测装置并且根据所述参数数据和/或根据所述温度值控制用于构成坯体的借助紫外线辐射进行的照射。检测装置例如构成为热成像摄影机，使得可在第一过程步骤期间用该热成像摄影机检测或者说监控构造材料的表面上的热效应。在这种情况下，只要检测到超过参考温度或者说硬化温度或即将超过硬化温度，就可通过改变对紫外线辐射的控制做出反应。尤其地，通过相应地操控借助紫外线辐射进行的照射可避免超过硬化温度的事件和/或使得超过硬化温度的时间能够尽可能短暂。替代地或附加地，检测装置也可检测或者说监控增材制造设备的调温装置的效果。
[0015]替代地或附加地，检测装置可无接触地或接触地检测构造材料的粘度值。构造材料的粘度值可推断构造材料的至少一种成分在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于增材制造三维物体(2)的方法，该方法通过以下方法步骤进行：
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借助紫外线辐射(4)对包括至少一种能紫外线硬化的成分的构造材料(3)进行逐步的、尤其是逐层的、选择性的照射和固化，以便构成坯体(5)，
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对坯体(5)加载热能，使该构造材料(3)的至少一种成分在超过硬化温度的情况下热硬化，以便构成三维物体(2)，其特征在于，
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将用于构成坯体(5)的借助紫外线辐射(4)进行的照射控制为使得至少局部地不显著地超过所述至少一种成分的硬化温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以下构造空间中借助紫外线辐射(4)对包括至少一种能紫外线硬化的成分的构造材料(3)进行逐步的、尤其是逐层的、选择性的照射和固化以便构成坯体(5)，在该构造空间中和/或上具有检测装置(8)用于检测参数数据和/或温度值并且根据所述参数数据和/或根据所述温度值对用于构成坯体(5)的借助紫外线辐射(4)进行的照射进行控制。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
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根据由先前的用于制造至少一个三维物体(2)的增材制造方法所获得的参数数据和/或温度值和/或
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根据在考虑到要制造的三维物体(2)的目标几何结构的模拟的过程中所推导出的参数数据和/或温度值对用于构成坯体(5)的借助紫外线辐射(4)进行的照射进行控制。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使至少一个由先前的制造方法制造的三维物体(2)经受强度分析和/或刚度分析以便求取由先前的增材制造方法所获得的数据，尤其地，所述数据根据先前制造的三维物体(2)的由强度分析和/或刚度分析求取的强度值和/或刚度值来求取。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将对用于构成坯体(5)的借助紫外线辐射(4)进行的照射的控制操控为使得在构成坯体(5)的构造材料(3)中的平均温度最大是55℃、优选最大是45℃、特别优选最大是37.5℃、最优选最大是25℃。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对用于构成坯体(5)的借助紫外线辐射(4)进行的照射的控制包括以下过程参数中的至少一个过程参数：
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改变在一个或不同的构造材料层内的紫外线辐射(4)的第一紫外线输入到第二紫外线输入的等待时间和/或
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改变构造材料层内的紫外线辐射(4)到构造材料中的紫外线输入的强度和/或
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改变构造材料层内的紫外线辐射(4)的紫外线能量输入的照射的持续时间和/或
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改变在一个或多个结构材料层内的紫外线辐射(4)的紫外线能量输入的波长。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据要制造的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：