CN107107190A - 用于制造胎面模制元件的激光烧结方法 - Google Patents

用于制造胎面模制元件的激光烧结方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造胎面模制元件(1)的选择性激光烧结方法，所述胎面模制元件(1)至少包括适合于模制胎面轮胎中的浅刀槽花纹的细薄片(20)，所述细薄片具有长度(L2)。所述细薄片以处于不同的层(N)处的多个部分(p2)的形式烧结，在每个层(N)中，激光束沿着所述细薄片(20)的长度(L2)在仅仅一个行程中烧结所述细薄片的部分(p2)，而不需要激光束的往返行程，该行程的方向(D1)在用于构建所述细薄片(20)的不同部分(p2)的不同的层(N)处相同。所述细薄片的厚度(w)小于0,2mm，所述细薄片20的高度(h)小于或等于2mm。

Description

用于制造胎面模制元件的激光烧结方法
技术领域
本发明涉及一种制造胎面模制元件的选择性激光烧结方法，所述胎面模制元件至少包括适合于模制胎面轮胎中的浅刀槽花纹的细薄片。
背景技术
文件WO2011151311公开了一种轮胎模具的模制元件，所述轮胎包括设有多个花纹块的胎面。每个花纹块包括预定用于在行驶期间接触路面的接触表面。所述模制元件还包括用于模制花纹块的接触表面的模制表面。所述模制表面包括多个预定用于模制花纹块中的浅刀槽花纹的细薄片。所述浅刀槽花纹提高了轮胎在结冰道路上滚动期间的抓地性。所述细薄片由通过石膏模具模制而获得的铝制成。然而，由于所述细薄片的小尺寸，使用标准工艺(如铣削)来获得带有所述细薄片的模制元件困难且昂贵。
文件EP1641580涉及一种选择性激光烧结方法(SLS)。在该文件中，第一层金属粉末被散布在板上。进而通过激光束根据待获得物体的形状使该第一层粉末中的全部或一些颗粒结块。激光束进行多个往返行程以烧结所述粉末。一旦该步骤已经被执行，则第二层粉末被散布在第一层粉末上并进而被激光选择性地熔化。通过重复这些散布层并使用激光将其熔化的操作，烧结物体被逐层地构建起来。
本发明的目的是使所述选择性激光烧结方法的特征适合于提供生产起来简单且经济的、带有细薄片的模制元件。
定义
“轮胎”是指所有种类的弹性轮胎，不论其是否承受内部压力。
轮胎的“胎面”是指由侧表面和两个主表面限界的一定量橡胶材料，所述两个主表面之一预定用于在轮胎行驶时接触路面。
“胎面表面”是指由轮胎胎面上的在轮胎行驶时接触路面的那些点形成的表面。
“模具”是指当彼此靠近时限定环形模制空间的分离模制元件的集合。
模具的“模制元件”是指模具的一部分。模制元件例如是模具部段。
模制元件的“细薄片”是指从模制表面突出的、预定用于模制轮胎胎面中的浅刀槽花纹的突起。
模制元件的“肋条”是指从模制表面突出的、预定用于模制轮胎胎面中的刀槽花纹或花纹沟的突起。“花纹沟”或“刀槽花纹”是指具有大于或等于0,2mm的宽度的切口。
发明内容
为此，本发明提供了一种制造胎面模制元件的选择性激光烧结方法，所述胎面模制元件至少包括适合于模制胎面轮胎中的浅刀槽花纹的细薄片，所述细薄片具有长度。所述细薄片以处于不同的层处的多个部分的形式烧结。在每个层中，激光束沿着所述细薄片的长度在仅仅一个行程中烧结所述细薄片的部分，而不需要激光束的往返行程。该行程的方向在用于构建所述细薄片的不同部分的不同的层处相同。所述细薄片的厚度小于0,2mm，并且所述细薄片20的高度小于或等于2mm。
通过在每个层中在一个行程中烧结所述细薄片并且在每个层处始终沿着相同方向烧结所述细薄片，使得能够获得具有非常小的厚度(低于0,2mm)的细薄片。实际上，因为所述细薄片的高度相当低，所以该细薄片的刚性在所述胎面模制元件中得到保持。
根据本发明的非限制实施例，根据本发明的所述选择性激光烧结方法进一步包括下面的特征。
在一非限制实施例中，所述细薄片在其长度上具有复杂形状，如波浪形、正弦形或锯齿形形状或其组合。
根据本发明的选择性激光烧结方法获得了复杂的细薄片而不需要激光的往返行程。如此，所述细薄片在仅仅一个行程中生产，该行程的方向在不同的层处相同。
在一非限制实施例中，激光束的特征(特性)在用于构建所述细薄片的不同部分的不同的层处相同。
所述特征包括但不限于激光束直径、激光速度、激光功率、激光路径矢量等。
在一非限制性实施例中，所述细薄片具有呈现复杂形状的高度，所述复杂形状例如为波浪形、正弦形或锯齿形形状或其组合。
根据本发明的选择性激光烧结方法使得能够生产3D(三维)复杂的细薄片。如此，所述细薄片在仅仅一个行程中生产，而不需要激光束的往返行程。该行程的方向在不同的层处相同，但是激光束的路径在至少两个层之间不同。
在一非限制性实施例中，所述胎面模制元件包括至少两个相邻的细薄片，在每个层中，激光在激光束的一个往返行程中烧结所述两个细薄片的部分。
通过在激光束的一个往返行程中烧结两个不同的细薄片的部分，使得能够优化整个胎面模制元件的生产时间。
在一非限制性实施例中，胎面模制元件包括多个细薄片和至少一个肋条。
选择性激光烧结方法使得能够生产包括复杂的细薄片和肋条的组合件的胎面模制元件。
在一非限制性实施例中，所述肋条以处于不同的层处的多个部分的形式烧结。在每个层中，激光在激光束的多个往返行程中烧结所述肋条的部分。
在一非限制性实施例中，对于相同的层，所述细薄片的烧结沿着第一路径，所述肋条的烧结沿着与所述第一路径不同的多个平行的第二路径。
因此，能够使激光束的路径适合于待烧结突起(细薄片，肋条)的尺寸。所述胎面模制元件的成本生产力也得以提高。
在一非限制性实施例中，对于两个相继(连续)的层，用于烧结所述肋条的两个部分的第二路径的特征(如矢量路径)不同。
通过在不同的层处以不同的第二路径烧结所述肋条的不同部分，我们限制了所述肋条中脆弱区域的存在，并因此提高了该肋条的密度。肋条壁的粗糙度也得以改善。
在一非限制性实施例中，所述选择性激光烧结方法使用激光，并进一步包括根据待烧结的肋条或细薄片来修改激光束的特征。
所述特征包括但不限于激光束直径、激光速度、激光路径矢量等。
这允许根据待模制的胎面模制元件的部分的类型来改变激光束。
此外，本发明提供了包括多个肋条和多个细薄片的胎面模制元件，所述胎面模制元件通过根据前述特征中的任一个的选择性激光烧结方法来制造。
此外，本发明提供了包括成组指令的计算机程序产品，当装载至计算机中时其使得计算机执行根据前述特征中的任一个的选择性激光烧结方法。
附图说明
现在参考附图并且仅仅以示例的方式描述根据本发明的实施例的方法和/或设备的一些实施例，其中：
-图1示意性地描绘了示例性的选择性激光烧结方法的第一图表；
-图2描绘了通过图1的选择性激光烧结方法获得的根据非限制性实施例的胎面模制元件，所述胎面模制元件包括多个肋条和细薄片；
-图3是图2的胎面模制元件的一部分的放大图，其显示了不同的烧结层；
-图4示出了图2的胎面模制元件的一层的横截面；
-图5描绘了用于在层N上烧结图2的胎面模制元件的肋条和薄片的图1的选择性激光烧结方法所使用的激光束的不同路径；
-图6描绘了用于在下一层N+1上烧结图2的胎面模制元件的肋条和薄片的图1的选择性激光烧结方法所使用的激光束的不同路径；
-图7描绘了在其长度上具有复杂形状的多个细薄片；
-图8描绘了在其高度上具有复杂形状的多个细薄片。
具体实施方式
在以下说明书中，对本领域技术人员所公知的功能或构造不作详细描述，因为这会以不必要的细节模糊本发明。
在以下说明书中，基本上相同或相似的元件将以相同的附图标记表示。
在图1中描述了制造胎面模制元件1的选择性激光烧结方法，所述胎面模制元件1至少包括适合于模制胎面轮胎中的浅刀槽花纹的细薄片20，所述细薄片具有长度L2。
所述选择性激光烧结方法包括通过激光束B以处于不同的层N处的多个部分p2的形式烧结细薄片20，细薄片20的处于每个层中的部分p2沿着所述细薄片的长度L2在仅仅一个行程中烧结而不需要激光束B的往返行程，该行程的方向D1在用于构建细薄片20的不同部分p2的不同的层N处相同(步骤1)，如图1中所示ST(20,N(p2),L2,D1)，其中如上所述，20是将要构建的物体，N(P2)是所述物体的将要在层N中构建的部分，L2是用于构建所述物体的处于层N中的部分的激光束的路径，D1是在层N中所使用的烧结参数。
这避免了增加将要烧结的浅刀槽花纹的厚度。
下面参考胎面模制元件1的附图更详细地说明所述选择性激光烧结方法。
在下文中，层N是激光束B用以烧结细薄片20的一部分和/或肋条10的一部分的复合粉末层。
在图2中示出了胎面模制元件1。如该非限制性示例所示，其包括多个具有不同长度L2的细薄片20。胎面模制元件1还包括至少一个肋条10。在该非限制性所示示例中，其包括多个肋条10，此处包括五个肋条10。
图3示出了图2的胎面模制元件1的沿着轴线A-A的放大部分。可见三个细薄片20。细薄片20包括多个部分p2，一个部分p2在层N处烧结。在该非限制性所示示例中，细薄片20包括五个部分p2，所述五个部分p2各自分别在层N，N+1，N+2，N+3和N+4处烧结。
图4示出了图2的胎面模制元件1的层N的横截面。在该层N中，激光束B沿着细薄片20的长度L2在仅仅一个行程中烧结细薄片20的部分p2，而不需要往返行程。所述行程的方向D1在用于构建细薄片20的不同部分p2的不同的层N至N+4(在所示非限制性示例中)处相同。例如，对于处于该附图底部处的第一薄片20，方向D1对于该层N来说由左向右。对于其他层N+1至N+4来说，所述方向将会是相同的。
通过该烧结步骤1)获得的细薄片20的尺寸允许模制浅刀槽花纹，所述浅刀槽花纹适合于在滚动时排除结冰道路上的水膜，从而提高轮胎的制动性能。
在一非限制性实施例中，细薄片20的厚度w小于0,2mm，并且细薄片20的高度h小于或等于2mm。
如所示，胎面模制元件1包括至少两个相邻的细薄片20。在一非限制性实施例中，在每个层N中，激光束B在一个往返行程中烧结这两个细薄片20的部分p2。
图5示出了激光束B在层N处烧结图4中所示的胎面模制元件1的部分Z的细薄片20的行程。其还示出了激光束B在层N处烧结所述部分Z的肋条10的行程。
图6示出了激光束B在层N+1处烧结图4中所示的胎面模制元件1的所述部分Z的细薄片20的行程。其还示出了激光束B在层N+1处烧结所述部分Z的肋条10的行程。
如图5中所示，在层N中，激光束B在一个往返行程(由以a1和a2标引的相反的水平箭头示出)中烧结两个相邻细薄片20的部分p2。对于处于该附图底部处的细薄片20来说行程的方向D1由左向右，而对于相邻的薄片来说行程的方向D1由右向左。以上情况适用于图6中所示的层N+1。
在一非限制性实施例中，激光束B的特征在用于构建细薄片20的不同部分p2的不同的层N处相同。在非限制性示例中，所述特征是激光束直径、激光速度、激光路径矢量、激光功率等。此外，细薄片20将由激光束B以相同方式构建。
在图5和图6中，如以上阐释，可见，用于烧结附图底部处的细薄片20的行程的方向D1对于层N和层N+1来说相同。在所示非限制性示例中，方向D1由左向右。
按照与细薄片20相同的方式，胎面模制元件1的肋条10以处于不同的层N处的多个部分p1的形式烧结，如图3中所示。
但是，与细薄片20的烧结相反，在一非限制实施例中，在每个层N中，激光束B在激光束B的多个往返行程(如对于层N的图5和对于下一层N+1的图6中的相反方向的不同箭头所示)中烧结肋条10的部分p1。
因此，在一非限制性实施例中，所述选择性激光烧结方法还包括以处于不同的层N处的多个部分p1的形式烧结肋条10，其中在每个层N中，肋条10的部分p1在激光束B的多个往返行程中烧结(步骤2)，如图1中所示ST(10,N(P1))。
如图5和图6中所示，在一非限制性实施例中，对于相同的层N，细薄片20的烧结沿着第一路径Pth1，肋条10的烧结沿着与第一路径Pth1不同的多个平行的第二路径Pth2。
在图5中所示的非限制性示例中，细薄片20的第一路径Pth1是水平路线。在层N中，激光束B在细薄片20的轮廓线K中根据遵循第一路径Pth1的第一路径矢量V1移动。激光束在其他细薄片路线中遵循相同的第一路径矢量V1直至其完成该层N中的全部细薄片20的烧结。
在图5中所示的非限制性示例中，肋条10的第二路径Pth2是从第一路径Pth1的路线倾斜45°的路线。在层N中，激光束B在肋条10的轮廓线L中根据遵循第二路径Pth2的第二路径矢量V2移动。激光束在其他肋条路线中遵循相同的第二路径矢量V2直至其完成该层N中的全部肋条10的烧结。
在图6中所示的下一层N+1中，激光束B在细薄片20的轮廓线K中根据遵循第一路径Pth1的、与前一层N相同的第一路径矢量V1移动。激光束B在其他细薄片路线中遵循相同的第一路径矢量V1直至其完成该层N+1中的全部细薄片20的烧结。
在一非限制性实施例中，对于两个相继(连续)的层N和N+1，用于烧结肋条10的两个部分的第二路径Pth2的角度不同。其提高了肋条10的内部密度，并且因此提高了这些肋条的硬度。
因此，如图6中所示，在下一层N+1中，肋条10的新的第二路径Pth2是从(细薄片20的)第一路径Pth1的路线倾斜135°的路线，也就是说从前一层N的(肋条10的)第二路径Pth2的路线倾斜90°的路线。在所述层N+1中，激光束B在肋条10的轮廓线L中根据遵循新的第二路径Pth2的新的第二路径矢量V2移动。激光束在其他肋条路线中遵循相同的新的第二路径矢量V2直至其完成该层N+1中的全部肋条10的烧结。
烧结细薄片20和肋条10的步骤在层N+2、N+3中重复直至层N+4中整个烧结完成。
因此，激光束B的路径矢量根据待烧结物体(细薄片20或肋条10)而改变。
在一非限制性实施例中，所述选择性激光烧结方法使用激光并进一步包括根据待烧结的肋条10或细薄片20来修改激光束B的特征。
这允许根据待模制的胎面模制元件的部分的类型来改变激光束。因此，在一非限制性示例中，对于在每个层中仅仅需要一个行程的构建细薄片20的情况，激光束的速度将小于在每个层中需要多个往返行程的构建肋条10的情况的速度。
图7描绘了在其长度上具有复杂形状的多个细薄片20a、20b。细薄片20a呈锯齿形形状，细薄片20b具有波浪形形状。
图8描绘了在其高度上具有复杂形状的多个细薄片。在该图中，细薄片在其高度上倾斜。
可以理解的是，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行变型和修改。就此，作出下面的声明。
所述实施例还意在涵盖被编程以执行上述选择性激光烧结方法的所述步骤的计算机。
因此，在一非限制性实施例中，如图1中所示的一个或多个计算机程序产品pg(也被称为计算机程序pg)可以包含在计算机中。计算机程序产品pg包括成组指令。因此，例如包含在计算机中的所述成组指令可使得计算机执行所述选择性激光烧结方法的不同步骤。在一些实施例中，至少一个可编程控制器执行所述选择性激光烧结方法。

Claims (12)

1.一种制造胎面模制元件(1)的选择性激光烧结方法，所述胎面模制元件(1)至少包括适合于模制胎面轮胎中的浅刀槽花纹的细薄片(20)，所述细薄片具有长度(L2)，其特征在于，所述细薄片(20)以处于不同的层(N)处的多个部分(p2)的形式烧结，在每个层中，激光束(B)沿着所述细薄片的长度(L2)在仅仅一个行程中烧结所述细薄片(20)的部分(p2)，而不需要激光束(B)的往返行程，该行程的方向(D1)在用于构建所述细薄片(20)的不同部分(p2)的不同的层(N)处相同，并且所述细薄片的厚度(w)小于0,2mm，所述细薄片20的高度(h)小于或等于2mm。
2.根据权利要求1所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述细薄片在其长度(L2)上具有复杂形状，所述复杂形状包括但不限于波浪形、正弦形或锯齿形形状或其组合。
3.根据权利要求1或2所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，激光束(B)的特征在用于构建所述细薄片(20)的不同部分(p2)的不同的层(N)处相同。
4.根据权利要求1或2所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述细薄片具有呈现复杂形状的高度(H)，所述复杂形状包括但不限于波浪形、正弦形或锯齿形形状或其组合。
5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述胎面模制元件包括至少两个相邻的细薄片(20)，在每个层(N)中，激光束(B)在激光束(B)的一个往返行程中烧结两个细薄片(20)的部分(p2)。
6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述胎面模制元件(1)包括多个细薄片(2)和至少一个肋条(10)。
7.根据权利要求6所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述肋条(10)以处于不同的层(N)处的多个部分(p1)的形式烧结，在每个层(N)中，激光束(B)在激光束的多个往返行程中烧结所述肋条(10)的部分(p1)。
8.根据权利要求6或7所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，对于相同的层(N)，所述细薄片(20)的烧结沿着第一路径(Pth1)，所述肋条(10)的烧结沿着与所述第一路径(Pth1)不同的多个平行的第二路径(Pth2)。
9.根据权利要求8所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，对于两个相继的层，用于烧结所述肋条(10)的两个部分(p1)的所述第二路径(Pth2)的特征不同。
10.根据前述权利要求6至9中的任一项所述的选择性激光烧结方法，其特征在于，所述激光烧结方法使用激光，并且进一步包括根据待烧结的肋条(10)或细薄片(20)修改激光束(B)的特征。
11.包括多个肋条(10)和多个细薄片(20)的胎面模制元件(1)，其特征在于，所述胎面模制元件(1)通过根据前述权利要求1至10中的任一项所述的选择性激光烧结方法来制造。
12.用于执行根据前述权利要求1至10中的任一项所述的选择性激光烧结方法的至少一个可编程控制器。
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