CN105073390B - 用于通过生成构造生产三维物体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从至少一种能凝固材料在直接构造顺序中通过生成构造生产三维物体(50)的方法。至少一种材料成分在直接构造顺序中经由控制装置通过可编程的方式排放,并且由于该排放,产生物体(50)的结合在一起的结构上不同的区域,其中,在排放期间获得的几何关系已经与物体(50)对应。通过使用选择,为控制装置预先定义用于物体(50)的结构上不同的区域的配置标准,并且通过使用所选择的配置标准,在用于物体的结构上不同的区域的至少一种材料成分的排放期间,由控制装置控制排放单元,以构造对于物体的相应区域所期望的三维结构,这一事实意味着提供了一种方法,通过该方法,可以根据对物体的各种要求来执行材料的排放。

Description

用于通过生成构造生产三维物体的方法
技术领域
本发明涉及一种从至少一种能凝固材料通过加成构造(additive construction,生成构造)生产三维物体的方法。
在本申请的上下文中,在物体的空间定界区域内描述结构的意义中,使用术语“空间结构”,所述结构能受到特定测量的影响。如图4中所示,这最佳地参照实例进行解释。在那里,物体的方块50作为通过物体的剖面而可见,该物体具有:外部轮廓,在此包括点的图案的方式的单独液滴;以及内部填充相似线。与内部轮廓一样,外部轮廓形成空间结构。在内部区域内,重要的一点是尽可能有效地填充表面区域,然而,对于外部轮廓,例如,重要的一点是确保具有相对小的粗糙度的良好表面或者外层的良好外观。空间结构配置成例如以施加的方式实现变化,配置成例如在外部区域内彼此抵靠地设置极小的液滴,而在内部区域内使用相对大的液滴和/或连续的丝状体(strand)排放材料。
背景技术
WO 2013/017278 A1公开了这样一种用于从能凝固材料(例如,常规塑料)生产三维物体的方法,该材料经由塑化单元以与注射成型相似的方式液化,并且然后逐滴排放。液滴可以设置成彼此相邻,以便建立连接或界面区域,其中,相邻材料彼此邻接。这对如何形成各种材料的空间结构没有影响。从DE 10 2011 109 369 A1已知在这种方法的情况下通过嵌入纤维元件来加强结构。
从WO 2009/013751 A2已知在快速原型之下下降的方法。在那里,根据术语“自由实体制造”,段落(0003)和(0004)列出了用于从计算机数据直接进行生产的方法,这些方法包括例如三维打印、电子束熔炼、立体光刻、选择性激光烧结、分层物体制造以及FDM方法,也就是说,然而,其中,在排放材料时,最佳地施加小压力。在这些方法中,根据该文档中的图8,能够由不同材料生产相邻结构。然而,施加并非通过抵靠相邻液滴设置液滴或者抵靠丝状体设置液滴来执行,而是通过施加固体材料并且然后进行后处理或者通过额外的能量输入使固体材料固化来执行(段落(0005))。这一方面对于不同材料还导致物体的不均匀收缩,使得所施加的几何形状在内部或者关于外部尺寸与固化的几何形状不对应。对于确定各自期望的空间结构,没有配置标准,并且实际上甚至在这些情况下,难于遵守配置标准。
EP 1 442 869 A1公开了将待生产的物体的数据组分成单独单元,并且在构成物体时,从一个单元到下一个单元有所不同地处理这些结构元件。
在塑料部件的生产过程中,通过注射成型或挤压,可以令人满意地以大批量生产这种高质量的部件。尤其是注射成型的优点具体在于,复杂部件几何形状的高精度生产是可能的。然而,如果涉及以相对少的数量(即,例如,单独地或以小批量)生产部件的问题,例如,满足快速制备的需要的图案和与注射成型部件的性能相似的性能,那么使用其他制造方法,并且这些通过术语原型和快速制造而众所周知。这种部件无需工具(即,无需模具)来生产,并且在大多数情况下,基于从3D数据生成几何形状。然而,先前的方法(例如,通过施加热量(例如借助于激光)的熔化粉末涂覆或者具有粉末部分的不同形式的粘合的打印方法)不允许单独生产或影响空间结构。
发明内容
将这个现有技术作为起点,本发明的目的在于,提供一种用于生产三维物体的方法,通过该方法,材料可以根据由该物体构成的各种要求来施加。
本目的由根据本发明的方法实现。
为了生产物体,在物体上限定在结构上不同的区域,对于这些区域,可编程地排放材料,以用于形成所选择的空间结构。由于这个编程,能够影响材料排放的方式,以用于3D几何形状的自由生成,以便在有关的空间结构内可以考虑相应期望的性能。与塑料注射成型相比,在形成空间或空间结构时,通过这种方式能够直接影响材料的流动特性。虽然,在塑料注射成型时,由于流变学,需要预先确定流动特性,但是在这种情况下,能够影响材料的分布,以便可以连续地或者实际上必要时交替地排放不同尺寸的液滴或实际上其他结构,例如,丝状体。根据液滴尺寸或者实际上排放的持续时间,从而产生不同的结构,这些结构在物体内占据一定空间并且形成空间结构。结果,于是相反地通过对这个材料排放具有影响的影响因素而能够影响空间结构,并且从而局部地在某些区域内,影响物体的几何和/或机械性能。
优选地逐滴地直接从加压的或可加压的材料储存器中排放材料。在这种情况下的压力优选地处于从塑料注射成型技术中已知的水平,即,至少10MPa到100MPa。同时,这些液滴优选地还已经在物体的内部(即,在由这种方法生产物体之后不再能到达的并且因此也必须放弃后处理的点)形成最终几何形状。然而,由于最终几何形状在排放期间已经形成,所以这不再需要。具体而言,由于材料通过与注射成型相似的方式结合在一起,所以压力支持这个效果,除了在这种情况下在模具内部的模具空腔内保持压力以外。当施加在待生产的物体上时,这种结合与正接合一起可能是在压力下排放材料和液滴的共同同时流动的结果。
与用在塑料注射成型中一样,使用本身已知的塑化单元提供了也可以处理从注射成型技术中已知的标准材料的优点,在全世界,容易并且便宜地获得这些材料。
优选地,使用一个或多个排放单元来施加唯一的单种材料。然而,在具有多个排放单元的情况下,还能够使用多种材料。在所有情况下,配置标准可以用于影响施加的方式、待施加的材料的尺寸和数量、或者实际上施加的持续时间。然而,同样,还能够同时或者连续操作多个排放单元,这些单元的不同之处例如在于,这些单元由不同的配置标准控制和/或在出口孔的区域内具有不同的几何关系,或者如上所述,施加不同的材料。
优选地,配置标准包括用于材料排放的影响变量,这些变量对例如根据其尺寸而施加的材料的量或者实际上施加的持续时间具有影响,结果,排放例如仅仅具有不同尺寸的液滴或者仅仅连续的线状体(thread),或者在这些类型的排放之间具有交替。可以用作配置标准的影响变量例如是材料成分上的压力、可循环出口孔的打开时间和关闭时间、材料的温度、出口孔的直径、出口孔的关闭机构的打开行程、或者传送装置的行程与待施加的量之间的比率。
根据由组成部分构成的要求,能够在空间结构内生成球体或者实际上栅格或格筛结构的均匀和/或最紧密充填,或者例如能够影响物体的失真或强度,能够从一层到下一层交替地执行角度偏移,以便生成特定填充图案。通过这个策略,能够尤其影响外层的粗糙度和外观、填充内部体积时构造的速度、技术质量(例如,失真或强度),或者实际上尤其能够产生多孔性,例如,在过滤器的情况下。
从以下对优选的示例性实施方式的描述中,其他优点将变得显而易见。
附图说明
下面将基于示例性实施方式更详细地解释本发明。在图中:
图1示出了用于生产三维物体的装置的部分为剖面的侧视图;
图1a示出了具有多个排放单元的根据图1的示图;
图2a、2b示出了具有和没有偏移的两个连续的层内的液滴的示图;
图2c示出了通过栅格结构填充空间结构;
图2d示出了填充具有外部轮廓的方形物体;
图2e示出了通过不同直径的液滴填充表面;
图2f、2g示出了分别通过液滴和线状体填充空间结构;以及
图2h-2j示出了其他空间结构的配置。
具体实施方式
现在将参照附图通过实例的方式更详细地解释本发明。然而,示例性实施方式仅仅是实例,这些实例并非旨在将本发明构思限制于特定设置。在详细描述本发明之前,应指出的是,不限于装置的相应组成部分以及相应方法步骤,这是因为这些组成部分和方法可以变化。在此使用的术语仅仅用于描述特定的实施方式,而并非限制性地使用。而且,在说明书或权利要求书内使用单数或不定冠词时,如果总体背景没有另外明确地指出,那么这还包括多个这种部件。
在讨论方法顺序以及待通过这种方式生产的根据图2a到2j的物体50之前,首先,将解释根据图1的用于从至少一种能凝固材料通过加成构造以直接构造顺序生产三维物体的装置。液化以进行处理并且在通过排放单元12施加之后硬化的材料用于生产三维物体。为此,根据对装置的影响,可以排放液滴70或实际上丝状体80或线状体。例如可以生产物体,这是因为根据图1,液滴70从排放单元12的出口孔12b依次排放,结果,在构造空间20内的物体支架13上逐层形成物体50,这个物体支架通过驱动单元16相对于出口孔12b能移动。作为排放单元12的补充,根据图1a,还能够提供另一排放单元12’,该另一排放单元具有相关联的驱动部分12a’、材料储存器12c’和出口孔12b’。
由于材料的类型及其处理对于方法的结果(即,对于待生产的物体的质量)至关紧要,所以将对此进行详细讨论。能凝固材料是塑化材料(例如,硅树脂)或可塑化材料(例如,热塑性塑料或者实际上粉末形式的材料)。该材料还可以是这样一种材料,该材料在加热时可逆地可熔并且因此可再循环。如果这些材料通过该装置可塑化,并且主要地如果这些材料通过至少一个排放单元12可排放,那么可以使用任何其他期望的材料。在这个背景下,可以考虑在塑料注射成型中用作材料的传统的材料,即,不需要借助于昂贵的特殊材料。与在塑料的注射成型中所使用的一样,使用本身已知的塑化或注射成型单元来制备能凝固材料作为液相提供的优点在于,也可以处理从注射成型技术中已知的标准材料,在全世界,容易并且便宜地获得这些材料。
在液相中,能凝固材料具有所谓的层流式供应流。其中,熔化物在壁上的沉积影响该供应流。在考虑从注射成型技术中获知的内容时,这变得最清晰。在填充简单的矩形通道的模具时,熔化物通过所谓的门注入并且从这个点开始以圆圈并具有连续的流动前沿地散开,直到占据空腔的整个宽度。在一段时间之后,可以认为在入口与流动前沿之间或多或少地形成区域。在流动前沿本身处,盛行特定的流动情况,“供应流”,这是因为在相对于与其一起移动的坐标系考虑时,在这个区域内的流线呈现为供应。熔化物在位于空腔表面附近并且快速凝固的两个物质层之间流动,其中,熔化物在空腔的中心以较大的速度朝着流动前沿前进。就在熔化物到达流动前沿之前,熔化物在流动方向上失去速度并且相对于壁倾斜地流动,直到它与壁邻接。
一方面,层流式供应流有利于生成与物体支架14“对准”的液滴15,这是因为其具有层流形式;另一方面,并且尤其在形成小液滴时,在此,正好出现难以通过从注射成型技术中已知的设备和材料实现的问题。粘附于壁导致物质仅仅可能非常难以形成为这样的液滴,这些液滴具有期望的小体积,优选地在小于或等于1mm3的范围内,尤其优选地在从0.01到0.5mm3的范围内,并且这些液滴还具有期望的飞行速度;另一方面,材料的相应高粘度对于形成具有合适液滴形状的不连续液滴特别重要。
这也区分了所使用的材料和向前已知的蜡状物。由于其粘度,所以可以在正常的热打印或喷墨方法中(即,通过简单的运动不耐压加速度,熔融液滴没有压力差)施加蜡状物。在此已经使用的材料与其不同之处在于,其粘度值大一个到多个数量级。因此,能凝固材料的动态粘度值在100到10000[Pa s]之间,其中,优选地,能凝固材料是在注射成型技术中常用的塑料或树脂。这需要从可加压的材料储存器12进行处理,这是因为通常需要大于10到100MPa(100到1000bar)的压力,尤其是如果使用小出口孔20来获得小液滴体积。
然而,实际上,已发现,在生产三维物体时,这个步骤和压力尤其有助于带来迄今不能实现的结果。直接从经受或者可经受所述压力的材料储存器12c’中优选地逐滴排放材料。同时,这些液滴已经在物体50的内部中(即,在通过这种方法生产物体之后不再能到达的并且因此也必须放弃后处理的点处)形成最终几何形状。然而,由于在排放期间已经形成了最终几何形状,所以这不再需要。
具体而言,由于材料通过与注射成型相似的方式结合在一起,所以压力支持最终几何形状的构造,除了在这种情况下在模具内部的模具空腔内保持压力以外。当施加在待生产的物体上时,这种结合与正接合一起可能是在压力下排放材料和液滴的共同同时流动的结果。
这个材料在设置在机床15上的制备单元11内塑化或制备,并且由压力发生单元10加压。与物质温度、时钟速率或出口孔12b的循环运动一样,压力决定液滴的形成和尺寸,并且从而还决定待生产的物体的质量。液滴70的期望体积尤其在从0.01到1mm3的范围内。出口孔12b的直径尤其=1mm,优选地大约是0.1mm。对于100ìm的液滴直径,液滴体积大约是0.0005mm3
在排放单元12内具有材料储存器12c,通过由驱动部分12a驱动的出口孔12b在物体50的方向上从该储存器中排放作为材料成分A的材料。下面,将参照优选的实施方式描述本发明,其中,仅仅排放一种材料成分。然而,还能够排放多种材料成分。优选地,根据DE 102009 030 099B1的挠曲接头可以在出口孔12b处用作孔口。
根据该方法,通过相应液化的材料生产三维物体,该材料在通过排放单元12施加之后在物体支架13或物体50处硬化,并且因此逐渐构建物体50。以通过控制设备60可编程的方式在直接构造顺序中排放材料成分A(图2j)。在此,并且已经由于加压排放,所以材料结合在一起,以便可以生成物体50的结构上不同的区域。在材料的排放期间获得的几何关系已经在外部和内部中与最终物体50对应。因此,通过直接方式获得物理结构,这也意义重大,这是因为一旦完成物体,就不再具有对内部空间结构的任何接近。然而,能够通过这种方式优化支架或筛网结构或重量减轻的内部配置,这是因为在为物体建立数据时,设计人员可能已经慎重地考虑这些元件的最终设置。结果,一个空间结构不同于下一个空间结构,在特定区域内,可以规划、标出尺寸以及产生弯曲性能或扩散能力等性能。
对于物体50的结构上不同的区域预先确定用于形成空间结构的配置标准,并且将这些配置标准传输至控制设备60。根据这些配置标准,在用于生产物体50的结构上不同的区域的至少一种材料成分A的排放期间,根据用于配置对于物体的相应区域所期望的空间结构的这些配置标准,并且因此在适当的情况下从物体的一个区域到下一个区域通过不同的方式,由控制设备60控制排放单元12。因此,根据图1,控制设备对通过制备单元11的材料制备、排放单元12以及对物体支架13具有特定的影响,该物体支架相对于排放单元12定位和移动物体。物体50的不同区域可以由同一种材料成分A生成,但是也可以由多种材料成分生成。
配置标准尤其包括待排放的材料成分的量,以便影响例如液滴的尺寸,或者实际上生成连续的丝状体或线状体。同时或者作为替代方案,排放的持续时间也可以用作配置标准并且影响材料。可以用作用于形成空间标准的配置标准并且影响材料成分的其他影响变量尤其如下:
-在排放单元内部的材料储存器12c中的材料成分上的压力,由于压力越大,可以生成的液滴越大,
-排放单元12的可循环出口孔12b的打开时间和关闭时间,由于打开时间越长,同样地产生的液滴70越大,
-待施加的材料成分的温度,由于通过这种方式可以影响材料的粘度以及因此影响流动性,使得如果流动性相对大,那么还能够施加材料线状体,
-用于可循环出口孔12b的关闭机构的驱动部分12a的打开行程,由于行程较大时,液滴70的尺寸或者待排放的材料的量也增大,
-传送装置26(例如,在图1中显示的螺丝)的行程与待施加的量的比率,由于这允许确定影响待确定的液滴的尺寸和规则性的关键指标,
-施加的连续性,由于间隙可以尤其通过中断来设置或者可以通过连续的开口施加丝状体80。
就所关心的装置而言,还能够将在不同排放单元12、12’处的出口孔的不同直径用作配置标准,以便根据这个或另一个排放单元的控制还能够改变液滴尺寸或丝状体厚度。然而,配置标准还包括由物体构成的质量要求,例如,粗糙度、密度、表面质量、空间结构的重量或几何形状,这是因为例如根据图2a,连续层可以彼此偏移,与根据图2b的没有偏移的施加相比,使得连续层以偏移布置施加或者实际上通过例如90°的角度偏移施加,以便尤其在内部(即,在填充有空间结构时)影响组成部分的张力和强度。作为影响物体的质量的配置标准,能够通过这种方式特别影响空间结构,即,在组成部分内产生间隙(如果有的话)并且这些间隙不接近轮廓(例如,图2j)。对于组成部分,这是主要优点,具有精细结构并且具有锐角,以便防止例如在物体中稍后具有弱点。
必要时,根据图1a,能够从多个排放单元12、12’中排放一种或多种材料成分A、B(图2j),即,也不止仅仅一种材料成分。在这种情况下,根据所施加的配置标准,这些每一个均可以由控制设备60单独地并且相当不同地控制。此外或者作为替代方案,尤其在相应排放单元12、12’的出口孔12b、12b’的区域内,可以施加不同的几何关系,以便通过这种方式影响施加的类型。
当然,例如使用两个排放单元12还允许实现所谓的夹入构造,与从注射成型技术中已知的相似,以便例如在外部区域内使用高质量材料并且在内部区域内(即,在内部空间结构内)使用更便宜的材料,或者以便生成例如屏障层的不同性能。于是,还能够使用两个排放单元交替地或者根据空间结构也同时进行排放。为了形成空间结构,尤其为了本体的填充,根据图1,能够逐滴排放至少一种材料成分,以根据图2a、2b生成球体的均匀和/或最紧密充填。在这种情况下,液滴70例如在连续层内彼此偏移。而且,图2d显示了尺寸大约为50%的相对小液滴也填充间隙。
根据图2c,在空间结构内能够排放至少一种材料成分A,以生成栅格结构90。这允许物体50的充填密度以及因此重量最小化。作为一个特定的实施方式,例如还可想象一种蜂窝结构,并且还能够在这个区域内增大孔隙度,并且从而产生格筛结构。通过这种方式,可以有效地生产物体50,而不用牺牲关于组成部分的期望性能的质量。
图2i示出了具有外部空间结构50a和内部空间结构50b的方形物体50的示例性填充。优选地,首先,外部空间结构50a的外部轮廓在平面内逐点或逐滴地生成,其中,进行工作,以提供相应的光滑表面,即,所施加的液滴尽可能小。然而,实际上,已经看到表面质量的改进,甚至具有相同尺寸的液滴。由于轮廓的所限定的排放,所以实现表面质量的这种改进。然后,以例如45°的角度在内部空间结构50b内通过丝状体80或线状体引入相同平面或层的填充。这个角度可以通过例如90°从一个层或平面偏移到下一个层或平面,以便从而提供物体抗扭强度。换言之,通过实例的方式,根据图2i的方框分成层。在此,在轮廓(外部空间结构50a)与实际填充(内部空间结构50b)之间进行区分。可以根据需要选择产生平面的顺序,即,能够首先生成外部轮廓,并且然后生成填充,或者同样能够首先生成填充,并且然后生成外部轮廓。还可想象遵循外部轮廓多次,或者实际上使外部轮廓所遵循的顺序交替。优选地,填充图案从一层到下一层偏移特定的角度。图2j显示了具有由相对大的液滴70代替在图2i中在内部的丝状体的相同结构。
通过影响配置标准,还能够实现根据图2e的构造,其中,不同尺寸的液滴70设置在空间结构内,以便产生最佳填充。
原则上,通过影响配置标准,能够实现仅仅液滴70或丝状体80或交替地这两者的排放。根据需要,因此能够在空间结构内实现根据图2f、2g或2h的形状。
如果使用多种材料成分A、B,尤其在使用多个排放单元12、12’时,与在图2j中一样,能够例如通过事后使用合适的溶剂洗掉而去除的材料来实现填充,并且通过这种方式能够产生具有突出元件的结构。同样,能够使用可以事后去掉的材料来填充。在这个设置中,通过使用合适的配置标准,能够影响几何形状,以便对于各种材料产生特定的填充策略,结果,需要尽可能少的材料,因为支撑材料作为突出元件。
还考虑将主要在填充空间结构时可能出现的大量潜在间隙作为配置标准。为了提高表面质量,在此确保在组成部分内产生间隙(如果有的话)并且这些间隙不接近轮廓。
要理解的是,本说明书可以经受落在所附权利要求的等同物的范围内的最大量的修改、变更以及调整。
参考标号列表
10 压力发生单元
11 制备单元
12、12’ 排放单元
12a、12a’ 驱动部分
12b、12b’ 出口孔
12c、12c’ 材料储存器
13 物体支架
15 机床
16 驱动单元
20 构造空间
26 传送装置
50a 外部空间结构
50b 内部空间结构
60 控制设备
70 液滴
80 丝状体
90 栅格结构
A、B 材料成分

Claims (13)

1.一种用于从至少一种能凝固材料在直接构造顺序中通过加成构造生产三维物体(50)的方法,为了进行处理,所述能凝固材料通过在塑料注射成型中使用的塑化单元液化成液相并且在从排放单元(12)施加之后硬化,
其中,用于排放液滴的所述至少一种能凝固材料经受至少为10MPa的材料储存器中的压力,
其中,在所述直接构造顺序中以通过控制设备(60)能编程的方式在压力下排放所述至少一种能凝固材料的至少一种材料成分(A),其中,由于排放,所述至少一种材料成分的部分已经彼此配合,并且其中,所述至少一种材料成分产生所述三维物体的结构上不同的区域,
其中,在所述至少一种能凝固材料的液相的排放期间获得的几何关系已经与所述三维物体(50)的最终几何关系对应,
其中,基于作为所选择的配置标准的选择,预先确定用于所述三维物体(50)的结构上不同的区域的配置标准并且传输至所述控制设备(60),
其中,基于用于配置对于所述三维物体的相应区域所期望的空间结构的所选择的配置标准,在用于所述三维物体的不同区域的所述至少一种材料成分的排放期间,由所述控制设备(60)控制所述排放单元(12),
其中,在所述空间结构内,逐滴地施加所述至少一种材料成分,以产生球体的均匀和/或最紧密充填,并且
其中,因此在外部并且还在所述三维物体(50)内部获得所述最终几何关系。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,以小于或等于1mm3的体积排放所述液滴。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,以在从0.01mm3到0.5mm3的范围内的体积排放所述液滴。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述最终几何关系在排放所述能凝固材料时确定了所述三维物体(50)的内部物理结构。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,由相同的所述至少一种材料成分(A)生产所述三维物体(50)的不同区域。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,根据所述至少一种材料成分的尺寸和/或施加的持续时间,所述配置标准包括待施加的所述至少一种材料成分(A)的量。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述配置标准包括用于生产所述三维物体(50)的至少一种材料成分或装置的以下影响变量中的至少一个:
-所述材料储存器(12c)中的所述至少一种材料成分(A)上的压力,
-所述排放单元(12)的能循环出口孔(12b)的打开时间和关闭时间,
-待施加的至少一种材料成分(A)的温度,
-用于所述能循环出口孔(12b)的关闭机构的驱动部分(12a)的打开行程,
-传送装置(26)的行程与待施加的量的比率,
-施加的连续性,
-所述能循环出口孔(12b)的直径。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述配置标准包括所述空间结构的几何关系和由所述三维物体(50)构成的质量要求中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,通过多个排放单元(12、12’)施加所述至少一种材料成分(A、B),所述多个排放单元由所述控制设备(60)通过不同的配置标准控制。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述多个排放单元在出口孔(12b、12b’)处具有不同的几何关系。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述空间结构内,施加所述至少一种材料成分(A),以产生栅格结构(90)或格筛结构。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述空间结构内,在液滴(70)的不连续施加与丝状体(80)的连续施加之间具有交替。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述空间结构内,生成填充图案,所述填充图案从一层到下一层具有角度偏移地施加。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014220617A1 (de) 2014-10-10 2016-04-14 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren zur Weiterverarbeitung eines vorgefertigten Produktes sowie zugehöriges vorgefertigtes Produkt
JP6642790B2 (ja) * 2015-10-15 2020-02-12 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置
JP6640375B2 (ja) 2015-12-21 2020-02-05 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトWacker Chemie AG 3d印刷デバイスを使用することにより物体を製造するための方法およびデバイス
JP6720530B2 (ja) * 2015-12-28 2020-07-08 株式会社リコー 立体造形装置、情報処理装置、出力物の生産方法及び立体画像の製造方法
DE102016223244A1 (de) 2016-11-24 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum generativen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts und dreidimensionales Objekt
EP3556543B1 (en) * 2016-12-13 2021-11-10 FUJI Corporation Data conversion device and lamination shaping system
DE102017200299A1 (de) * 2017-01-10 2018-07-12 Airbus Operations Gmbh Strukturbauteil, Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils sowie Verfahren zur Gestaltung eines Strukturbauteils
DE102017210146A1 (de) * 2017-06-19 2018-12-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur additiven Herstellung eines Formteils aus Granulat
CN107498848B (zh) * 2017-07-25 2019-06-21 北京科技大学 一种3d打印柔性喷头及其在线调控方法
DE102017214837A1 (de) 2017-08-24 2019-02-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Vorbereiten eines thermoplastischen Kunststoffs für einen Urformvorgang und Vorrichtung zum Vorbereiten eines thermoplastischen Kunststoffs für einen Urformvorgang
DE102017218892B4 (de) * 2017-10-23 2023-11-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur additiven Herstellung dreidimensionaler Bauteile
US11292071B2 (en) * 2017-11-15 2022-04-05 Kobe Steel, Ltd. Method for producing molded article, production device, and molded article
CN108327251A (zh) * 2018-01-31 2018-07-27 共享智能铸造产业创新中心有限公司 一种分区域填充打印的fdm打印方法
US11155052B2 (en) 2018-09-14 2021-10-26 Wolverine Outdoors, Inc. Three dimensional footwear component and method of manufacture
US11919225B2 (en) 2019-08-09 2024-03-05 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Additive manufacturing assemblies and methods
DE102021101984A1 (de) 2021-01-28 2022-07-28 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur schichtweisen fertigung eines bauteils

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1886793A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Karl Hehl Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes sowie Verwendung einer Plastifiziereinheit zu dessen Herstellung
EP2266782A1 (de) * 2009-06-22 2010-12-29 Karl Hehl Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
DE102011109368A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus verfestigbarem Material sowie damit hergestellter Gegenstand

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4346021B2 (ja) * 2001-08-16 2009-10-14 独立行政法人理化学研究所 V−cadデータを用いたラピッドプロトタイピング方法と装置
US7229144B2 (en) * 2002-10-31 2007-06-12 Jeffrey Allen Nielsen Method for aligning multiple nozzle members in a solid free form fabrication tool
EP2664443B1 (en) 2007-07-25 2021-08-25 Stratasys Ltd. Solid freeform fabrication using a plurality of modeling materials
DE102011109369A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes mit Faserzuführung
EP2851930B1 (en) 2012-05-18 2017-12-13 Hamamatsu Photonics K.K. Microchannel plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1886793A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Karl Hehl Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes sowie Verwendung einer Plastifiziereinheit zu dessen Herstellung
EP2266782A1 (de) * 2009-06-22 2010-12-29 Karl Hehl Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes
DE102011109368A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes aus verfestigbarem Material sowie damit hergestellter Gegenstand

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