CN109310215A - 粘弹性的阻尼体和用于制造该粘弹性的阻尼体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造粘弹性的阻尼体（1，20，30）的方法，所述阻尼体包括至少一个弹簧元件（4）以及至少一个与至少一个弹簧元件相耦联的阻尼元件，其中所述方法的特征在于，阻尼元件以及可选地还有所述弹簧元件（4）通过3D‑打印方法生产。本发明此外涉及一种按照这样的方法制造的或者能够按照这样的方法制造的粘弹性的阻尼体（1，20，30）以及一种体积体，该体积体包括多个这种类型的阻尼体（1，20，30）或者由多个这种类型的阻尼体组成。

Description

粘弹性的阻尼体和用于制造该粘弹性的阻尼体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造粘弹性的阻尼体的方法，所述阻尼体包括至少一个弹簧元件以及至少一个与所述至少一个弹簧元件相耦联的阻尼元件。本发明还涉及一种根据这样的方法制造的或者能够根据这样的方法制造的粘弹性的阻尼体；以及一种体积体，该体积体包括多个这种类型的阻尼体或者由多个这种类型的阻尼体组成。
背景技术
开头所提到的类型的阻尼体可以正如在EP 1 962 644 A2中所说明的那样例如被用在软垫中。在此多个阻尼体在软垫中被联合成复合结构。
由DE 20 2005 015 047 UI已知一种组合软垫，该组合软垫由多个弹簧元件所组成，所述多个弹簧元件在它们的周表面处相互邻接并且借助于环绕的带束紧。为了固定所述带，所述弹簧元件具有凹槽。所述弹簧元件由胶乳制成。
此外已知弹簧芯软垫，在所述弹簧芯软垫中，被装入到材料袋（Stofftasche）中的金属弹簧被设置成弹簧元件。这样形成的金属弹簧芯也被称为波纳尔弹簧芯（Bonnellfederkern）或者袋装弹簧芯。在金属弹簧芯上方安置了由泡沫材料组成的垫充，所述垫充通常由块状泡沫所制造而成并且具有确定的弹性。此外，所述泡沫材料软垫以加入到泡沫材料芯中的钢丝弹簧而已知。
由DE 299 18 893 UI已知一种用于家具以及软垫的垫元件，在该垫元件中，多个弹簧元件组合成平面的复合结构。在此，所述弹簧元件由羊毛制造而成并且装在优选地由棉制成的袋中，其中袋装弹簧的上部的端面形成以后的负载平面。为了完成大面积的垫元件，并排地布置了多个弹簧元件，并且在单个的排中分别相互连接、优选地相互缝合。
此外由DE 39 37 214 A1已知一种用于安放躺着的人的身体的垫元件。由弹性的材料、例如泡沫材料制成的软垫部件具有多个并排地布置的通道，不同弹性的插入部件被推入到所述通道中，以使得软垫部件在其平躺平面上具有局部不同的弹性区域。所述插入部件可以由相应于软垫部件的弹性区域的弹性的材料组成。
DE 10 2015 100 816 B3描述了一种用于根据借助于3D-打印机的打印数据制造支撑身体的元件、例如软垫的方法。根据打印数据可以通过形成不同大小和/或不同数量的空腔通过3D-打印机生产不同弹性的区域。
由WO 2007/085548 A1此外已知的是，可以将粘弹性的聚氨酯-软质泡沫材料用作软垫的材料。
前述的方法具有不同的缺点。因此在由粘弹性的聚氨酯-软质泡沫材料制造软垫时，限制了阻尼特性分别匹配于各个要求的可能性。在传统的用于制造弹簧芯软垫的方法中出现了，单个结构元件的组合是昂贵的。同样地，这里由于所使用的盘簧的由结构形式决定的大小非常限制阻尼特性的位置分解（ortaufgeloest）地匹配的可能性。能够稍微个性化的制作过程这里也几乎不允许在经济上有意义的单个制作。
发明内容
本发明的任务是，至少部分地克服现有技术的至少一个缺点。此外，本发明的任务在于，提供一种用于制造粘弹性的阻尼体的方法，该方法允许在同时高的位置分解率的情况下，制造具有能够分别调整的粘弹性特性的阻尼体。所生产的阻尼体会适合例如作为机械的减震器或者适合用于软垫。
至少一个任务在开头提到类型的粘弹性的阻尼体中通过以下方式被解决，即，所述阻尼元件以及可选地还有所述弹簧元件通过3D-打印方法生产。
因此本发明的内容是用于制造粘弹性的阻尼体的方法，所述阻尼体包括至少一个弹簧元件以及至少一个与所述至少一个弹簧元件耦联的阻尼元件，其中所述方法的特征在于，所述阻尼元件以及可选地还有所述弹簧元件通过3D-打印方法来生产。
本发明以下述认识为基础，借助于3D-打印方法，阻尼特性的个性化的匹配是可能的。“个性化”在此意味着，不仅能够经济上有意义地生产单件，而且也能够在体的不同的点上根据期望调整阻尼体的阻尼特性，并且具有高的位置分解率。因此可以例如根据客户按照解剖学的要求或者需求分别制成软垫。为了例如在躺在软垫上时达到最优的压力分布，可以首先在传感器平面上记录身体的压力轮廓，并且将这样获得的数据用于软垫的个性化。所述数据然后以本身已知的方式被输送给3D-打印方法。
所述3D-打印方法可以例如从熔融沉积成型（Schmelzschichtung，FusedFilament Fabrication（熔融纤维制造），FFF）、喷墨打印、光聚合物喷射、立体平板印刷、选择性激光烧结、基于数字光处理的增材制造系统、连续液体界面生产、选择性激光熔化、基于粘合剂喷射的增材制造、基于多喷嘴融合的增材制造、高速烧结工艺、层压对象建模中选择或者由从其中至少两个的组合中选择。
概念“熔融纤维制造”（FFF）（FFF；德语：熔融沉积成型，有时也被称为塑料喷射印刷（Plastic Jet Printing（PJP））），正如在此所使用的那样，标志着增量制造领域的制造方法，利用所述制造方法例如从可融化的塑料分层地构造工件。所述塑料可以具有或者没有另外的附加物（例如纤维）地使用。用于FFF的机器属于3D-打印机的机器种类。该方法基于线形的塑料-或者蜡材料通过加热而液化。在随后冷却时材料凝固。材料涂覆通过利用参照制作平面能够自由地活动的加热喷嘴进行的挤出来实现。在此，要么制作平面可以是固定的并且喷嘴是能够自由活动的，或者喷嘴是固定的并且基台（与制作平面）可以活动，或者两个元件、喷嘴和制作平面是能够活动的。基底和喷嘴相互能够活动的速度优选地位于从1到200mm/s的范围中。层厚度根据应用情况位于从0.025到1.25mm的范围中，喷嘴的材料束的出口直径（喷嘴出口直径）典型地至少为0.05mm。
在分层的模型制造中，单个的层因此连接成复杂的部件。体的结构通常通过以下方式重复进行，工作平面分别逐行地出发（形成一层），并且然后所述工作平面“堆叠地”像上推移（在第一层上形成至少另一层），以至于分层地产生一种形状。从喷嘴的材料混合物的出口温度可以是例如80℃到420℃。此外可能的是，对基台进行加热例如到20℃至250℃。由此可以阻止涂覆的层太迅速地冷却，以使得另一此后被涂覆的层充分地与第一层相连接。
根据本发明的粘弹性的阻尼体可以拥有该阻尼体在每个任意的空间方向上的阻尼特性。变形的种类也是次要的。因此，所述粘弹性的阻尼体可以承受另外的压力变形、拉力变形、扭转变形或者弯曲变形，并且抑制所述压力变形、拉力变形、扭转变形或者弯曲变形。
在本发明的意义上，粘弹性的阻尼体可以例如由一种设置有通行开口的空心体积体构造而成，所述空心体积体由很大程度地能量弹性的、在使用温度（例如25℃）时具有tanδ<0.5的材料组成。所述通行开口优选地被设计成管状的排出管道和输入管道，并且在所述阻尼体变形时使得流体从空心体积体的空腔流出或者流入到空心体积体的空腔中成为可能。由此在机械载荷下，阻尼体的体积增大或者减小。在这样的根据本发明的粘弹性的3D-阻尼体中，穿孔的空心体积体优选地被流体-或者气体连续体所围绕或者填充。在空间体积中起作用的弹簧力通过材料模量以及几何系数、例如所述体的壁厚来确定。阻尼通过所述流体的粘度以及孔大小和体积变形速度以及流体的流径（例如软管/通道/阀-形）的长度和形状来控制。
不同的几何的空心体积体的、以及另外的弹簧元件和/或阻尼元件（例如纯能量弹性的弹簧的以及需要时附加的限制变形的元件）的布置，在流体所流经的空间中（封闭的或者敞开的）允许了对称地以及非对称地起作用的粘弹性的3D-阻尼体的有针对性的结构。单个的弹簧元件可以在此机械地耦联或者机械地偶联且位置固定。优选地，所有的这样的弹簧元件借助于增量的3D-打印-制作方法来制造。在此可以并联地或者串联地使用不同的增量的制作技术。
根据本发明的阻尼体的模量或者“弹簧力”通过该阻尼体的按照用于具有较低的密度的软弹性的泡沫材料的DI EN ISO 3386-1的以及用于具有较高的密度的软弹性的泡沫材料的DI EN ISO 3386-2的镦锻硬度作为以kPa为单位的抗压阻力来规定。
根据本发明的阻尼体的所述镦锻硬度例如在从0.01到1000kPa的范围中。优选地，根据本发明的阻尼体的按照DIN EN ISO 3386-1：2010-09的镦锻硬度，在镦锻到该阻尼体40%的原始高度时位于从0.1到500kPa的范围中，进一步优选地在从0.5到100kPa的范围中。
部分弹性、部分粘性的材料特性被称为粘弹性。粘弹性的物质就会将流体的以及固体的特征结合到自身中。效果是与时间、温度以及频率相关的，并且在聚合的熔化液（polymere Schmelzen）以及固体（例如塑料以及另外的材料）中出现。
弹性的部分原则上产生自发的、受限制的、可逆的变形，而粘性的部分原则上产生时间相关的、不受限的、不可逆的变形。所述粘性的以及弹性的部分在不同的粘弹性的材料中分别不同强烈地显示出来，同样地，共同起作用的方式也不同。
在流变学中，弹性的特性通过弹簧、胡克元件示出，粘性的特性通过阻尼缸、牛顿元件示出。粘弹性的特性可以通过两个或者多个这样的元件的组合进行模型化。
最简单的粘弹性的模型之一是开尔文-体，在所述开尔文-体中，弹簧以及阻尼缸并联地连接。在例如通过膨胀受负载时，变形通过阻尼缸制约并且通过所述弹簧被限制在该弹簧的范围中。在卸载之后，所述体由胡克元件决定又回到该体的出发位置中。开尔文-体就正如流体一样与时间相关地变形，但是像固体那样地被限制并且可逆。
所有的流体和固体通过规定其存储-以及损失模量：G'和G"或者其损失系数tanδ=G"/G'都可以被看作粘弹性材料。在理想粘性的流体（牛顿流体）中，存储模量相比于损失模量来说非常小，在服从胡克定律的理想弹性固体中，损失模量相比于存储模量来说非常小。粘弹性材料不仅具有能够测量的存储模量，也具有能够测量的损失模量。如果所述存储模量大于所述损失模量，被称为固体，否则被称为流体。
所述损失模量就是对于粘弹性体的阻尼的尺度。在压力变形或者拉力变形时沿着作用方向、按照“DIN 53535：1982-03：橡胶和弹性体的测试；用于动力的测试特性的基础”进行测量时，根据本发明的阻尼体的阻尼tanδ优选地为0.05到2、特别地为0.1-1。
对于根据本发明的阻尼体的体-关键的应用、例如用于软垫、帽盔或者胎面时，按照DIN EN ISO 3386-1的镦锻硬度优选地在0.5-100kPa的范围中，并且所述阻尼在0.1-1的范围中。
剩下的变形按照“DIN ISO 815-1：2010-09：弹性体或者热塑性的弹性体-压力变形残余的确定”来进行确定。所述标准确定了在恒定的变形时的压力变形残余（DVR）。0%的DVR意味着，物体已经再次完全达到了该物体的原来的厚度，100%的DVR表明，物体在实验期间完全变形，并且没有显示出复位。该计算按照以下的公式：来进行。
其中：
DVR=以%为单位的压力变形残余；
L0=在测试前的试样的高度；
L1=在测试期间的试样的高度（间隔件）；
L2=在测试后的试样的高度。
不确定的表达“一个”通常意味着以“一个或者多个”的意义上的“至少一个”。本领域技术人员根据情况理解的是，不是不定冠词而是定冠词一定意味着以“1”的意义的“一个”，或者不定冠词“一个”在一实施方式中也一起包括定冠词“一个”（1）。
在根据本发明的方法的有利的设计方案中，所述阻尼体具有按照DIN ISO 815-1进行测量的在10%的压缩之后≤2%的、特别地≤1.5%、优选地≤1%的压力变形残余。这是有利的，因为这样的阻尼体在每次重新加载时拥有尽量相同的复位能力。在软垫的情况下，由此尽量避免了可见的受压处的形成。
在根据本发明的方法的优选的改进方案中，所述阻尼体或者阻尼元件部分地或者全部地设计成被流体填充的空心体，并且设置了至少一个通行开口，并且在压力变形或者拉力变形时沿着作用方向优选地具有按照DIN 53535测量的从0.1到1的阻尼tanδ。这是有利的，因为借助于3D-打印方法以这种方式能够完成结构元件，在该结构元件中例如空气或者另一种流体承担了阻尼作用，其中阻尼特性通过根据本发明的制造方法能够简单地进行匹配。空心体的空心体积可以例如为1微升到1L，特别地为10微升到100毫升，完全特别地为100微升到1毫升。
在该实施方式中，阻尼元件的每cm²的外表面可以设置0.01到100个通行开口。优选地，所述通行开口互相独立地具有从10到5000μm的、或者优选地从20到4500μm的、或者优选地从50到4000μm的直径。通过这种变化可能性，阻尼特性可以匹配于期望的阻尼作用或者被使用的阻尼流体。
所述通行开口可以在空心体的制造时生产或者也可以在空心体制造之后才生产。后者可以例如通过将牺牲性材料从阻尼元件的壁中化学地析取或者熔化来实现。一种材料被称为牺牲性材料，是指该材料不是完成的阻尼体的部分，而是仅仅在制造所述阻尼体的过程中被使用，以便例如在利用形成阻尼体的一种或多种结构材料、通过3D-打印方法的分层构造期间支撑结构，或者使得产生突出部成为可能。作为牺牲性材料例如使用了具有比一种或多种结构材料的熔点低的蜡，或者相比一种或多种结构材料能够在另一种溶剂中溶解的材料。例如对于非水溶性的结构材料可以使用水溶性的聚乙烯醇（PVA）作为牺牲性材料，并且对于丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）作为结构材料可以使用高抗冲聚苯乙烯（HIPS）作为牺牲性材料，不同于ABS，所述高抗冲聚苯乙烯在丙酮中溶解。
流体可以例如从由空气、氮气、二氧化碳，油、水、碳氢化合物或碳氢化合物混合的、离子液体、电流变的、磁流变的、牛顿的、粘弹性的、流变触变的、触变性的流体或者在其中至少两个的混合物所组成的组中选出。流体优选地包含空气。
设置了至少一个通行开口的阻尼体以下也被称为穿孔的空心体积体（pHVK）。在此，与流体共同起作用的通行开口可以形成一个或多个阻尼元件，其中存在的壁或者另外的结构元件形成了弹簧元件，在所述壁或者另外的结构元件中设置了通行开口。
设计成穿孔的空心体积体（pHVK）的阻尼体可以优选地在镦锻到该阻尼体的原始高度的40%时，按照DIN EN ISO 3386-1的镦锻硬度介于从0.01到1000kPa和/或按照DIN53535的阻尼tanδ位于从0.1到1和/或按照DIN ISO 815-1的压力变形残余在10%的压缩之后<1%，优选地在20%的压缩之后<2%并且完全优选地在40%的压缩之后<10%。
另一优选的实施方式针对包括至少一个pHVK的3D-阻尼元件的制造，其中所述3D-阻尼元件具有在40%的压缩之后的<10%的原始构件高度的剩下的变形。
根据所述粘弹性的阻尼体的一种特别优选的实施方式，该粘弹性的阻尼体构造成穿孔的空心体积体，或者所述阻尼体的阻尼元件构造成穿孔的空心体积体，其中所述穿孔的空心体积体特别地具有以下的性质中的一个或者多个特性：
- 空心体积：1μL到1L，优选地10μL到100mL，特别优选地100μL到1mL；
- 空心体积体的壁的厚度：10μm到1cm，优选地50μm到0.5cm；
- 通行开口的直径：10μm到5000μm；
- 在外表面中的孔数量/cm²：0.01到100；
- 在外表面中的面积孔/cm²：0.1到10mm²；
- 所使用的材料的根据DIN EN ISO 604：2003-12的弹性模量：<2GPa，特别地从1到1000MPa，优选地2-500MPa。
这样的穿孔的空心体积体（pHVK）可以例如通过根据本发明的方法制成，该方法包括以下步骤：
Ⅰ）3D-打印一种穿孔的空心体积体，其中所述空心体积体具有从1μL到1L的空心体积，从10μm到5000μm的直径的空心体积体的外表面每cm²具有0.01到100的通行开口。
根据本发明的方法的另一优选的实施方式除了上述的步骤Ⅰ）还包括另外的步骤：
Ⅱ）将多个穿孔的空心体积体带入到包封、例如材料织物或者聚合体织物或者流体-不渗透的组织中；
Ⅲ）可选地至少部分地关闭所述包封，以使得所述空心体积体保持在包封的内部中。
在该设计方案中，所述包封的尺寸优选这样选择，以使得该包封在该包封的3个空间轴中的至少一个空间轴上的大小相应于单个空心体积体在该空间轴上的大小的至少两倍。在这种情况下，还可以有另外的阻尼体被装入到该包封中，所述另外的阻尼体不是穿孔的空心体积体。
备选于包封地，多个穿孔的空心体积体也可以在两个优选地相互平行地间隔开的平面元件中进行安置，其中与各个平面元件接触的空心体积体优选地与平面元件相连接。
根据另一优选的实施方式，所述穿孔的空心体积体由弹性材料所制成，所述弹性材料具有在变形方向上<2GPa的弹性模量以及在使用温度、特别是在25℃时<0.5的材料特定的阻尼tanδ，其中pHVK在它的全体中具有<1GPa的模量以及tanδ>0.2。按照根据本发明的方法的一种优选的实施方式，所述弹簧元件这样设计，以至于所述阻尼体具有按照DIN ENISO3386-1测量的0.1到500kPa的、特别是从0.5到100kPa镦锻硬度。
所述弹簧元件本身可以具有沿着主变形方向的例如10Pa到2GPa、优选地从50Pa到1.5GPa、或者优选地从100Pa到1GPa的弹性模量。
在本发明的范围内可以设置的是，阻尼体的弹簧元件和阻尼元件在一个构件中实现，特别地以一种设置了多于一个内缩部的、具有至少一个通行开口的空心体的形式或者作为穿孔的空心体积体实现。由此能够有利地在一个结构元件中实现两个机械的部分特性——也就是说弹簧作用和阻尼。例如是一种波纹管或者一种弹簧软管。
所述弹簧元件可以例如构造成压力弹簧、拉力弹簧、支腿弹簧（Schenkelfeder）、扭转弹簧、螺旋弹簧、膜片弹簧、板簧、碟形弹簧、空气弹簧、气压弹簧、环形弹簧、渐开线弹簧或者构造成盘簧。所述弹簧元件也可以涉及金属弹簧。在此也可以在一个阻尼体中使用上述的种类中的多个种类，例如以便在阻尼体的不同的位置处建立另外的弹性特性。
按照根据本发明的方法可以设置的是，将多个弹簧元件和阻尼元件并联地和/或串联地相互连接，并且至少部分地相互耦联。其中，弹簧元件和阻尼元件被理解为，所述弹簧元件和阻尼元件不能相互独立地变形。相互耦联可以例如通过本身已知的连接技术、例如粘接或者焊接或者已经在制造过程中以下述方式实现：单个的元件一开始就相互处于连接中。
在根据本发明的方法中，阻尼元件所使用的材料的拉力-模量按照DIN EN ISO6892-1：2009-12测量为<250GPa、特别是从0.05到150GPa。例如所述材料可以通过碳纤维、芳纶纤维或者玻璃纤维在拉力方向上进行增强，以便除了在主变形方向上的阻尼之外实现突出的拉伸稳定性。
按照根据本发明的方法的一种优选的实施方式，所述空心体积体的形状是旋转对称的。
所述阻尼体可以由一种或者也可以由两种或者多种不同的、例如由2到10种不同的材料、特别地由多于3种不同的材料、例如由3到8种不同的材料所设立。所述弹簧元件和阻尼元件可以由相同的或者不同的材料所设立。
所使用的材料的硬化可以通过金属或者热塑性塑料的冷却、通过冷-或者热聚合、加聚、缩聚、加成或冷凝或者通过电子-或者电磁的辐射所发动的聚合而发生。
弹簧元件和阻尼元件的材料可以相互独立地从金属，塑料以及复合材料，特别地从能够热塑性地加工的基于聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚甲醛的塑料配方，和/或基于聚环氧化物、聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚酯及其混合物和共聚物的交联的材料中选出。
特别优选地是，弹簧元件和阻尼元件的材料从热塑性弹性体（TPE）、热塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、环烯烃共聚酯（COC）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰胺酮（PEAK）、聚醚酰亚胺（PEI）（例如聚醚酰亚胺）、聚酰亚胺（PI）、聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚乳酸（PLA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲醛（POM）、聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯酸酯、赛璐珞中选出，优选地从由TPE、TPU、PA、PEI和PC组成的组中选出，特别优选地从TPU和PC组成的组中选出。
同样地可以使用从反应硬化的系统选出的材料。
弹簧元件和/或阻尼元件的材料可以包含至少一种添加剂，例如纤维、紫外线硬化剂、过氧化物、重氮化合物、硫、稳定剂、无机填料、增塑剂、阻燃剂和抗氧化剂。这样的添加剂的示例是凯夫拉-、玻璃-、芳族聚酰胺-或碳纤维人造丝，醋酸纤维素和/或普通的天然纤维（例如亚麻，大麻，椰子等）。除了纤维之外或者代替纤维地，材料混合物也可以包含特别是从无机的或陶瓷的纳米粉末、金属粉末或塑料粉末（例如从SiO2或Al2O3，AlOH3，炭黑，TiO2或CaCO3）选出的增强颗粒。此外，所述材料混合物可以包含例如过氧化物，重氮化合物和/或硫。
特别地在反应性树脂中，混合物可以由两种或者多种反应性树脂事先混合而成或者在基质中混合。该任务在后一种情况中例如由不同的喷嘴来进行。可固化的材料混合物可以是不同的性质的，但是在根据本发明的方法的条件下，必须是流体的或者粘稠的可挤出的或者流体的能够印刷的塑料物质（Kunststoffmasse）。在这种情况下正如所述反应混合物在EP 2 930 009 A2以及DE 10 2015100 816中所描述的那样，可以涉及热塑性塑料、硅酮或者也可以涉及可硬化的反应性树脂、例如2K-聚氨酯-、2K-环氧化物-或者湿气硬化的聚氨酯-系统、空气硬化的或者自由基硬化的不饱和聚酯或者在例如乙烯基-以及丙基酰基化合物的基础上的紫外线-硬化的反应树脂。
根据本发明的阻尼体的生产通常分层地进行。在为了制造平面部段而涂覆第一层之后并且必要时可能在涂覆另外的层之后可以在反应系统中将涂覆的材料例如通过冷的或者热的聚合或者加聚或者缩聚、加成（例如PU-加成）或者冷凝或者也通过由电子-或者电磁的辐射、特别是紫外线-辐射的发动来进行硬化。热硬化的塑料混合物可以通过一种相应的红外线-辐射源来硬化。
在现有技术中描述了不同的、可以被印刷的两组分系统或者多组分系统。因此例如由DE 199 37 770 A1已知一种包括异氰酸酯-组分以及异氰菊酯-反应的组分的两组分系统。由所述两种组分产生了喷雾，所述喷雾这样地定向，以使得该喷雾合并到共同的喷雾。在所述共同的喷雾中，开始了异氰酸酯-组分与异氰菊酯-反应的组分的反应。共同的喷雾被转向到载体材料上，在那里所述喷雾在构成了聚合的聚氨酯的情况下被用于构造三维的物体。在EP 2 930 009 A2中描述了一种用于印刷多组分系统的方法，其包括至少一种异氰酸酯-组分以及至少一种异氰菊酯-反应的组分，所述异氰酸酯-组分以及异氰菊酯-反应的组分由于它们的反应性以及可混合性特别适合用于喷墨-方法。
本发明的另一目标涉及一种粘弹性的、按照根据本发明的方法所制造的或者能够按照根据本发明的方法所制造的阻尼体。
本发明此外涉及一种体积体，其包括多个根据本发明的阻尼体或者由多个根据本发明的阻尼体组成，其中所述体积体特别地是一种软垫。
根据本发明的体积体优选地由至少两个pHVK所构造。
按照根据本发明的体积体的一种另外的优选实施方式，所述体积体包括至少一个另外的减震器，所述减震器不是根据本发明的阻尼体。优选地，pHVK的弹性模量相比于一个另外的减震器或者相比于由多个另外的减震器组成的总和的比例在0.01：1到10：1。
本发明此外涉及一种机械的阻尼器、例如抑制的减震架，其包括至少一个根据本发明的阻尼体。
优选的实施方式：
1） 根据第一实施方式，本发明涉及一种用于制造粘弹性的阻尼体（1，20，30）的方法，所述阻尼体包括至少一个弹簧元件（4）以及至少一个与所述至少一个弹簧元件相耦联的阻尼元件，其特征在于，所述阻尼元件以及可选地所述弹簧元件也通过3D-打印方法生产。
2）按照第二实施方式，本发明涉及一种按照实施方式1）的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）或者所述阻尼元件部分地或者全部地设计成具有至少一个被流体填充的空心体（2）并且设置了至少一个通行开口（3，14，25，34），其中所述流体特别地从空气、氮气、二氧化碳，油、水、碳氢化合物或碳氢化合物混合物、离子液体、电流变的、磁流变的、牛顿的、粘弹性的、流变触变的、触变性的流体或者它们的混合物选出。
3） 按照第三实施方式，本发明涉及一种按照实施方式2）的方法，其特征在于，所述空心体（2）的空心体积为1微升到1L。
4）按照第四实施方式，本发明涉及一种按照实施方式2）或3）的方法，其特征在于，阻尼元件的或者阻尼体（1，20，30）的每cm²外表面设置了0.01到100个通行开口（3，14，25，34）和/或所述通行开口（3，14，25，34）互相独立地具有从10到5000µm的直径。
5）按照第五实施方式，本发明涉及一种按照实施方式2）至4）中任一项的方法，其特征在于，所述通行开口（3，14，25，34）在制造空心体（2）之后才生产，特别地通过将牺牲性材料从阻尼元件的壁中化学地析取或者熔化来实现。
6）按照第六实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至5）中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（4）这样地构造，以使得所述阻尼体（1，20，30）具有按照DIN EN ISO3386-1：2010-09测量的从0.01到1000kPa的、特别地从0.1到500kPa或者从0.5到100kPa的镦锻硬度。
7）按照第七实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至6）中任一项所述的方法，其特征在于，阻尼体（1，20，30）的弹簧元件（4）以及阻尼元件在一个构件中实现，特别地以设置了多于一个内缩部的、具有至少一个通行开口（14）的空心体（10）的形式实现。
8）按照第八实施方式，本发明涉及一种按照实施方式1）至6）中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（4）构造成压力弹簧、拉力弹簧、支腿
弹簧、扭转弹簧、螺旋弹簧、膜片弹簧、板簧、碟形弹簧、空气弹簧、气压弹簧、环形弹簧、渐开线弹簧或者构造成盘簧。
9）按照第九实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至8）中任一项所述的方法，其特征在于，多个弹簧元件（4）和阻尼元件相互并联和/或串联地连接并且至少部分地相互耦联。
10）按照第十实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至9）中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）具有按照DIN ISO 815-1：2010-09测量的在10%的压缩之后的≤2%的压力变形残余。
11）按照第十一实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至10）中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）在压力-或者拉力变形时沿着作用方向具有按照DIN53535：1982-03测量的从0.05到2的、特别地从0.1到1的阻尼tanδ。
12）按照第十二实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至11）中任一项所述的方法，其特征在于，所述3D-打印方法从熔融沉积成型（Fused Filament Fabrication（熔融纤维制造），FFF）、喷墨打印、光聚合物喷射、立体平板印刷、选择性激光烧结、基于数字光处理的增材制造系统、连续液体界面生产、选择性激光熔化、基于粘合剂喷射的增材制造、基于多喷嘴融合的增材制造、高速烧结工艺、层压对象建模中选出。
13）按照第十三实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至12）中任一项所述的方法，其特征在于，阻尼体（1，20，30）所使用的材料的拉力模量按照DIN EN ISO 6892-1：2009-12测量是<250GPa、特别地从0.05到150GPa。
14）按照第十四实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至13）中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）由至少两种不同的材料所构造。
15）按照第十五实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至14）中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（4）以及阻尼元件由不同的材料所构造。
16）按照第十六实施方式，本发明涉及一种按照前述实施方式1）至15）中任一项所述的方法，其特征在于，弹簧元件（4）的和阻尼元件的材料相互独立地从金属，塑料以及复合材料，特别地从能够热塑性地加工的基于聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚甲醛的塑料配方，和/或基于聚环氧化物、聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚酯及其混合物和共聚物的交联的材料中选择。
17）按照第十七实施方式，本发明涉及一种按照根据实施方式1）至16）中任一项所述的方法制造的或者按照根据实施方式1）至16）中任一项所述的方法能够制造的粘弹性的阻尼体（1，20，30），其中，所述阻尼体（1，20，30）优选地构造成穿孔的空心体积体（1）或者所述阻尼体的阻尼元件构造成穿孔的空心体积体（1），其中所述穿孔的空心体积体（1）特别地具有以下的特性中的一种或多种特性：
- 空心体积：1μL到1L，优选地10μL到100mL；
- 材料的厚度：10μm到1cm，优选地50μm到0.5cm；
- 通行开口的直径：10到5000μm；
- 孔数量/cm²外表面：0.01到100；
- 面积孔/cm²外表面：0.1到10mm²；
- 所使用的材料的根据DIN EN ISO 604：2003-12的弹性模量：<2GPa，特别地从1到1000MPa，优选地从2到500MPa。
18）按照第十八实施方式，本发明涉及一种体积体，包括多个按照实施方法17）的阻尼体（1，20，30）或者由多个按照实施方法17）的阻尼体组成，其中所述体积体特别地是一种软垫。
附图说明
本发明以下借助于示例以及附图1至7、8a至8c以及9a至9c进一步地进行阐释。其中：
图1示出了根据本发明的阻尼体的第一示例以及该阻尼体的沿着一个空间轴的变形，
图2示出了根据本发明的阻尼体的第二示例以及该阻尼体的沿着一个空间轴的变形，
图3示出了根据本发明的阻尼体的第三示例以及该阻尼体的沿着一个空间轴的变形，
图4示出了根据本发明的阻尼体的第四示例以及该阻尼体的沿着两个空间轴的变形，
图5示出了根据本发明的阻尼体的第五示例以及该阻尼体的沿着一个空间轴的变形，
图6示出了根据本发明的阻尼体的第六示例以及该阻尼体的沿着两个空间轴的变形，
图6示出了根据本发明的阻尼体的第七示例以及该阻尼体的沿着两个空间轴的变形，
图8a以斜上方的三维视图示出了根据本发明的阻尼体的第八示例，
图8b以俯视图示出了根据本发明的来自图8a的阻尼体的第八示例，
图8c示出了根据本发明的阻尼体沿着垂直延伸的剖面A-A的根据图8b的第八示例，
图9a以斜上方的三维视图示出了根据本发明的阻尼体的第九示例，
图9b以俯视图示出了根据本发明的来自图9a的阻尼体的第九示例；以及
图9c示出了根据本发明的阻尼体沿着垂直延伸的剖面B-B的根据图9b的第九示例。
具体实施方式
在图1中以侧面的剖视图画出了根据本发明的阻尼体1的一种实施方式。所述阻尼体1通过3D-打印方法生产，并且当前实施成具有空心体2的多孔的空心体积体（pHVK），所述空心体具有多个通行开口3，所述多个通行开口被一种流体、当前是环境空气所填充。也就是说，弹簧元件和阻尼元件在此在相连接的构件中实现。
在图1的中间的图片中，阻尼体1沿着Z轴受到压应力。在这种情况下，包含在所述通行开口3中的流体部分地压出。由此达到了对于变形速度的阻尼。
在图1的右侧的图片中，阻尼体1沿着Z-轴受到拉应力。在这种情况下，环境空气被吸入到所述通行开口3中，由此抑制了拉应力的速度。通过压缩或者减压，pHVK1的形状以及因此在所述pHVKs1之内的空心体积因此发生改变，以至于流体通过孔/通道被压出或者被压入到空心体积体中。
在图2中示出了根据本发明的粘弹性的阻尼体的另一实施方式。其中多个阻尼体1根据图1交替地与螺旋弹簧形式的弹簧元件4在z-取向上相耦联，并且布置在上部的和下部的平面组织5之间。所述平面组织5可以例如是刚性的板或者也可以是弹性的平面（例如纺织品）。对于应用阻尼体减压的使用，与平面组织5相邻接的螺旋弹簧4以及pHKVs1必须与各自的平面组织5相连接。在该实施方式中，阻尼体1的弹簧作用沿着z-方向通过附加的螺旋弹簧4被增强，其中总系统的阻尼部分基本上通过所述阻尼体1的阻尼特性来确定。通过平面组织5可以达到负载作用的分布。
图3示出了根据本发明的阻尼体的类似于图2的另外的实施方式。与图2不同的是，多个阻尼体1以及螺旋弹簧4在此被包封6完全包围。这样的实施方式例如被用作软垫。所述包封6由弹性的材料组成，所述弹性的材料保证了，通过到至少一个表面上的压力以及由此产生的在三维组织的至少一个空间方向上的长度减少的体积收缩，可以通过在至少一个另外的空间方向上的长度伸长来平衡。对于在应用所述阻尼体减压的使用，与包封6相邻接的螺旋弹簧4以及pHKVs 1至少在减压的主方向上与包封6相连接。
图4示出了根据本发明的阻尼体的另一实施方式。其中穿孔的空心体积体1交替地与螺旋弹簧4相耦联并且布置在相互垂直地延伸的空间轴上。这样的阻尼体因此示出了至少在这两个空间轴的方向上的粘弹性特性。
在图5中示出了根据本发明的阻尼体的另一实施方式。其中螺旋弹簧4和穿孔的空心体积体1不对称地连续地布置在下部的边框7和上部的盖板8之间。在该实施方式中，所述阻尼体以其整体在左侧的区域中示出了基本上的胡克特性，所述胡克特性朝着右侧逐渐变为强烈地粘弹性的阻尼特性。此外所述阻尼体的镦锻通过外部的边框7和覆盖板8在以下范围内被限制：当所述覆盖板8与所述边框7的上棱边接触时，所述阻尼体不能无破坏地继续变形。
在图6中示出了根据本发明的阻尼体1的另一实施方式，在该实施方式中，穿孔的空心体积体1以不同的大小进行构造。
在图7中示出了根据本发明的阻尼体10的另一实施方式，该阻尼体通过3D-打印方法生产。在此，所述阻尼体10以具有外壁11的波纹管的形式实现，该外壁在侧面的剖视图中沿着纵轴具有交替的内缩部12和外突部13。所述阻尼体10此外设置了通行开口14，通过该通行开口，在沿着阻尼体的纵轴压缩阻尼体10时可以使包含在所述阻尼体的空穴中15中的流体、当前是环境空气流出或者在膨胀时能够再次流入。
通过通行开口14的大小的选择和/或在所述空穴15中包含的流体的或者该流体的粘度的选择可以调整所述阻尼体10的阻尼特性。在该设计方案中，外壁11的手风琴式的构造作为弹簧元件4起作用。
在图8a到8c中以三维的等轴的示图（图8a）、以俯视图（图8b）以及以沿着线A-A的一侧的剖视图示出了根据本发明的阻尼体20的另一实施方式。阻尼体20通过3D-打印方法生产并且由一种在平面侧上敞开的柱体21所组成，通过支杆22固定的穹顶形的第一腔室23安置在该柱体中。所述第一腔室23在其内部具有被流体填充的空穴24并且在底部区域中具有通行开口25，通过所述通行开口，流体能够在沿着z方向受压应力时从第一腔室23的空穴24漏到第二腔室26中。所述第一腔室23此外通过环绕着的固定环27固定在柱体21中，在该固定环中存在正好相反在对面的出口开口28，流体能够在受压应力时从第二腔室26从所述出口开口漏出或者在消除应力时再次流入。
如果穹顶形的第一腔室23的体积通过挤压而减小，那么位于其中的流体被压到相连接的第二腔室26中。如果所述第一腔室23的体积由于材料的复位力被再次带到该第一腔室的初始大小，流体由于较低的压力流回到第一腔室23中。流体流入以及流出第一腔室23的速度取决于在腔室23的壁上的摩擦，并且特别地取决于通行开口25的尺寸以及流体的粘度。不同粘度的流体由此导致了阻尼体20的不同的弹性模量以及阻尼特性。
在图9a到9c中画出了根据本发明的阻尼体30的另一实施方式。其中图9a以三维的等轴的视图示出了所述阻尼体30，图9b以俯视图示出了阻尼体30，并且图9c示出了沿着垂直的剖面B-B的阻尼体。所述阻尼体30通过3D-打印方法生产并且包括单侧敞开的柱体31，在该柱体中穹顶形的第一腔室32通过在第一腔室32的下部区域中环绕地布置的固定环33固定在柱体31的壁上。在所述第一腔室32的下部区域中设置了通行开口34，当所述阻尼体30沿着该阻尼体的垂直的纵轴被加载了机械的压力时，通过该通行开口可以使位于所述第一腔室32的空穴35中的流体流出到第二腔室36中。在环绕的固定环33中设置了出口开口37，通过该出口开口，流体能够在阻尼体30受压应力时从第二腔室36漏出。
试样1的示例：
作为试样使用了相应于在图8a到8c中示出的实施方案的阻尼体20。作为用于所述阻尼体20的材料选择了具有85A的邵氏硬度的TPU，并且借助于FFF进行3D打印。作为流体使用了空气、一种低粘度的以及一种高粘度的油。
所述阻尼体的直径（线A-A的长度）为25mm，穹顶形的第一腔室23的外部的半径为7.15mm，空穴24的最大的垂直的长度为9.4mm，并且不仅通行开口25的而且还有28的直径为2mm。穹顶形的第一腔室23具有0.6mm的壁厚。
所述试样的粘弹性特性正如以下一样地被确定：
所述试样在Gabometer中在轴向的压缩下被夹紧，以至于该试样被墩锻到其原始高度的80%。为此，具有13mm的直径的压模压到样品的第一腔室（穹顶）上。为了实际的测量，所述试样被加载了另一正弦形的、轴向的、在0.5Hz到20Hz之间的频率范围中的压力运动。力通过正弦形的轴向的压力运动被记下。由此另外推导出存储模量以及损失模量：G以及G''。所述存储模量以及损失模量的商是具有tanδ=G''/G'的损失系数。所有的测量在室温以及环境压力下进行。
对于所有的使用的流体在15.8Hz的频率时达到损失系数的最大值。但是所述损失系数的数值随着
tanδ（空气）=0.31
tanδ（低粘度的油）=0.32
tanδ（高粘度的油）=0.38
显著地变化。
试样2的示例：
生产了具有正如在示例1中那样的一样的几何形状的另一阻尼体20，但是作为用于所述试样的材料使用了具有90A的邵氏硬度的TPU。另外的全部的条件以及测量参数与示例1相同。
对于所有的使用的流体，在频率为15.8Hz时达到损失系数的最大值。但是所述损失系数的数值随着
tanδ（空气）=0.31
tanδ（低粘度的油）=0.38
tanδ（高粘度的油）=0.50
显著地变化。
在试样1和2的所述两个根据本发明的示例中，相比于空气，在使用油作为流体时达到更高的阻尼。较高粘度的油比较低粘度的油显示出了tanδ的更大的升高，这归因于在阻尼体的以及特别是在通行开口的壁处的更高的摩擦。用于阻尼体的材料的硬度也起作用：在用油作为流体的情况下，针对较硬材料（绍尔90A，示例1）的阻尼值高于针对较软材料（绍尔85A，示例2）的阻尼值。这归因于较硬的TPU-类型的较高的压缩模量。
附图标记说明：
（1） 阻尼体，多孔的空心体积体（pHVK）；
（2） 空心体；
（3） 通行开口；
（4） 弹簧元件，螺旋弹簧；
（5） 平面组织；
（6） 包封；
（7） 边框；
（8） 盖板；
（10） 阻尼体；
（11） 外壁；
（12） 内缩部；
（13） 外突部；
（14） 通行开口；
（15） 空穴；
（20） 阻尼元件；
（21） 柱体；
（22） 支杆；
（23） 第一腔室；
（24） 空穴；
（25） 通行开口；
（26） 第二腔室；
（27） 环绕的固定环；
（28） 出口开口；
（30），（20） 阻尼元件；
（31） 柱体；
（32） 第一腔室；
（33） 环绕的固定环；
（34） 通行开口；
（35） 空穴；
（36） 第二腔室；
（37） 出口开口。

Claims (15)

1.用于制造粘弹性的阻尼体（1，20，30）的方法，所述阻尼体包括至少一个弹簧元件（4）以及至少一个与所述至少一个弹簧元件相耦联的阻尼元件，其特征在于，所述阻尼元件以及可选地还有所述弹簧元件通过3D-打印方法生产。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）或者所述阻尼元件部分地或者全部地设计成具有至少一个被流体填充的空心体（2），并且设置了至少一个通行开口（3，14，25，34），其中所述流体特别地从空气、氮气、二氧化碳、油、水、碳氢化合物或碳氢化合物混合物、离子液体、电流变的、磁流变的、牛顿的、粘弹性的、流变触变的、触变性的流体中选出或者从这些的混合物中选出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻尼元件的或者所述阻尼体（1，20，30）的每cm²外表面设置了0.01到100个通行开口（3，14，25，34），和/或所述通行开口（3，14，25，34）互相独立地具有从10到5000µm的直径。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的方法，其特征在于，所述通行开口（3，14，25，34）在制造空心体（2）之后才生产，特别是通过将牺牲性材料从阻尼元件的壁中化学地析取或者熔化来实现。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（4）这样地构造，即，所述阻尼体（1，20，30）具有按照DIN EN ISO3386-1：2010-09测量的从0.01到1000kPa的、特别地从0.1到500kPa或者从0.5到100kPa的镦锻硬度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）的弹簧元件（4）以及阻尼元件在一个构件中实现,特别地以设置了多于一个内缩部的、具有至少一个通行开口（14）的空心体（10）的形式实现。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，多个弹簧元件（4）和阻尼元件相互并联和/或串联地连接并且至少部分地相互耦联。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）具有按照DIN ISO 815-1：2010-09测量的在10%的压缩之后的≤2%的压力变形残余。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阻尼体（1，20，30）在沿着作用方向的压力-或者拉力变形时具有按照DIN53535：1982-03测量的从0.05到2、特别地从0.1到1的阻尼tanδ。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述3D-打印方法从熔融沉积成型（Fused Filament Fabrication（熔融纤维制造），FFF）、喷墨打印、光聚合物喷射、立体平板印刷、选择性激光烧结、基于数字光处理的增材制造系统、连续液体界面生产、选择性激光熔化、基于粘合剂喷射的增材制造、基于多喷嘴融合的增材制造、高速烧结工艺、层压对象建模中选出。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，阻尼体（1，20，30）的所使用的材料的拉力模量按照DIN EN ISO 6892-1：2009-12测量是<250GPa、特别地从0.05到150GPa。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（4）以及阻尼元件由不同的材料所构造。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，弹簧元件（4）的和阻尼元件的材料相互独立地从金属，塑料以及复合材料，特别地从能够热塑性地加工的基于聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚甲醛的塑料配方，和/或基于聚环氧化物、聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚酯及其混合物和共聚物的交联的材料中选出。
14.按照根据权利要求1至13中任一项所述的方法制造的或者能够制造的粘弹性的阻尼体（1，20，30），其中，所述阻尼体（1，20，30）优选地构造成穿孔的空心体积体（1）或者所述阻尼体的阻尼元件构造成穿孔的空心体积体（1），其中所述穿孔的空心体积体（1）特别地具有以下的特性中的一种或多种特性：
-空心体积：1μL到1L，优选地10μL到100mL；
-材料的厚度：10μm到1cm，优选地50μm到0.5cm；
-通行开口的直径：10到5000μm；
-孔数量/cm²外表面：0.01到100；
-面积孔/cm²外表面：0.1到10mm²；
-所使用的材料的根据DIN EN ISO 604：2003-12的弹性模量：<2GPa，特别地从1到1000MPa，优选地2-500MPa。
15.一种体积体，包括多个按照权利要求14所述的阻尼体（1，20，30）或者由多个按照权利要求14所述的阻尼体组成，其中所述体积体特别地是一种软垫。
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