CN112714690A - 通过逐层施加材料来制造三维成型对象的方法 - Google Patents

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Abstract

在通过逐层施加材料来制造三维成型对象(1)的方法中，提供：用于成型对象(1)的几何结构数据；具有用于接纳三维成型对象(1)的基面(3)的载体部件(2)；可固化的第一和第二材料(4、5)。所述第二材料(5)在固化状态中相比于固化的第一材料(4)具有更高的强度，固化的第一材料(4)能在所述溶剂中溶解。为了形成阴模层(12)，将可流动的第一材料(4)的材料份额根据所述几何结构数据施加到所述基面(3)和/或所述三维成型对象(1)的位于该基面上的固化的材料层上，使得所述阴模层(12)具有至少一个型腔(13)，所述型腔具有所述成型对象(1)的待制造的材料层的阴模，将所述阴模层(12)固化，为了形成成型对象层(16)，以所述第二材料(5)填充所述型腔(13)并且随后将第二材料(5)固化，将固化的阴模层(12)的和/或固化的成型对象层(16)的突出于一个与所述基面(3)以预定距离设置的平面的区域通过切削的材料去除的方式除去，上述步骤至少重复一次，将所述阴模层(12)与溶剂接触，使得固化的第一材料(4)在所述溶剂中溶解。

Description

通过逐层施加材料来制造三维成型对象的方法
技术领域
本发明涉及一种通过逐层施加材料来制造三维成型对象的方法，提供：用于成型对象的几何结构数据；具有用于接纳三维成型对象的基面的载体部件；可固化的液态的或可流动的第一材料；可固化的液态的、可流动的、糊状的或粉末状的第二材料；以及溶剂，固化的第一材料能在所述溶剂中溶解。
背景技术
在一种该类型在实践中已知的方法中，使用液态聚合物作为第一和第二材料，它们可以通过紫外线辐射的作用而固化。在该已知的方法中，首先将第一材料层施加在载体部件的基面上，其方式为，借助喷墨打印机将第一和第二材料的液滴形的材料份额喷射到基面的不同位置上而实现的。基面的由不同材料制成的材料液滴所涂敷到的位置根据用于提供用于待制造的成型对象的几何结构数据选择为，使得由第二材料制成的材料层的区域构成待制造的成型对象的最下方的层。第一材料用作支撑材料，该支撑材料施加在基面上的没有涂敷第二材料的位置上，并且在这些位置上，在涂敷了第一材料制成的另一材料层后，所述成型对象具有多个悬伸部，这些悬伸部应一直被支撑材料支撑直到所有材料层都被固化。在另一步骤中，这样得到的最下方的材料层被紫外线辐射照射，以通过交联固化包含在第一和第二材料中的聚合物。
在最下方的材料层完成后，其他材料层以相应的方式施加在其上并固化，直到该成型对象的所有层都被制造和固化。然后，将这样得到的叠层与溶剂相接触，直到第一材料溶于其中。第二材料不溶于溶剂。
该已知的方法使得能制造三维成型对象作为原型或者以相对低廉的成本小批量制造。通过使用UV交联的聚合物和印刷过程中的高分辨率可以得到良好的表面质量。然而，高分辨率的3D打印要求非常低的聚合物粘度，借此可以通过细小的喷嘴将其涂敷在基面或位于其上的固化材料层上。
在喷墨打印方法中，喷嘴通常可以处理的最大粘度为25mPa·s。更高的粘度一般无法喷射。由这种材料制成的物品仅能承受最小的负载，并且只能作为观赏品。
在实践中已知的是，借助喷墨3D打印机通过逐层施加材料用可固化的液态聚合物制造用于注塑机的注塑模具。注塑模具包括两个模具部分，这两个部分之间形成型腔，该型腔具有在注塑机中待制造的成型对象的三维阴模。在3D打印机中通过施加多个聚合物层由聚合物制造注塑模具，所述聚合物借助喷嘴以液态的形式涂敷在基面或此前施加在基面上的固化的材料层上。在施加完每个材料层之后，用紫外线光照射仍为液态的聚合物以使其交联，从而固化相关的材料层。然后以相应的方式施加其他材料层并且使其固化，直到注塑模具制造完成。接着，从3D打印机中取出注塑模具并装入注塑机中，以便通过设置在注塑模具中的注塑孔将不同于聚合物的热的塑料注入型腔中。在型腔中填满塑料且塑料冷却后，打开注塑模具并借助顶出器将成型对象从型腔中顶出。该方法的缺点是，由于填充材料的高温，在3D打印中制造的模具仅具有非常有限的使用寿命，并且在大约10到100次注塑过程后必须进行更换。此外，将注塑模具安装到注塑机中相对较耗费时间。尤其是在一次性制作成型对象的情况下，这是不利的。
在使用将固体作为结构材料的其他已知技术中，热塑性塑料大多熔化并且通过喷嘴，或者以粉末形式在烧结方法中逐层施加。然而，很好的负载能力是以耗费打印时间(非常慢)，或低分辨率或低表面质量为代价的。
立体光刻方法有一些优势，利用该方法也可以处理更高的粘度。这种优势源自以下事实：材料不必通过喷嘴进行喷涂，而是利用外部UV根据规定在聚合物容器中进行交联。具有甚至更好性能的所谓的双组分UV聚合物也可以用这种方法来加工。这也使得成型对象的负载能力更好。但是，缺点在于：制造对象需要大量材料，双组份混合物的固化时间有限，材料消耗高(不允许重复使用未使用的聚合物)。所有这些都显著提高了部件制造的成本。
除了喷墨方法，所有已知的3D技术都存在另外一个严重的缺陷：它们不具备多材料能力。这意味着，同时只能使用一种材料类型。由此，该方法在工业中的可用性是非常有限的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法，利用该方法能以高分辨率打印机械稳定且有负载能力的三维成型对象。
该目的通过权利要求1的特征实现。根据本发明，提供：用于成型对象的几何结构数据；具有用于接纳三维成型对象的基面的载体部件；可固化的液态的或可流动的第一材料；可固化的液态的、可流动的、糊状的或粉末状的第二材料；以及溶剂，所述第二材料在固化状态中相比于固化的第一材料具有更高的强度，固化的第一材料能在所述溶剂中溶解，
a)为了形成阴模层，将可流动的第一材料的材料份额根据所述几何结构数据施加到所述基面和/或所述三维成型对象的位于该基面上的固化的材料层上，使得所述阴模层在其背离所述基面的表面上具有至少一个型腔，所述型腔具有所述成型对象的待制造的材料层的阴模，
b)将所述阴模层固化，
c)为了形成成型对象层，以所述第二材料填充所述型腔，使得所述阴模作为阳模转移到所述成型对象层上，
d)将填充到所述型腔中的所述第二材料固化，
e)将固化的阴模层的和/或固化的成型对象层的突出于一个与所述基面以预定距离设置的平面的突出区域通过切削的材料去除的方式除去，
f)其中，将步骤a)到e)至少重复一次，
g)将所述阴模层与溶剂接触，使得固化的第一材料在所述溶剂中溶解。
根据本发明，提供了一种混合方法，在该方法中，不同特性的材料通过不同的打印方法进行加工和/或通过不同的打印装置逐层施加到基面或位于其上的固化的三维成型对象的材料层上。这可以在一个连续的3D打印过程中完成，也就是说，该方法可以完整地在3D打印站中实施。除了3D打印站之外，不需要其他制造过程。
第一材料可以是粘度非常低的或者稀液状的或者高流动性的，因为它仅用于制造用于第二材料的模具。由于第一材料在施加到基面或处于其上的、三维成型对象的已经固化的材料层上的过程中具有的低粘度或高流动性，通过将第一材料的多个相应的小的材料份额施加到基面上或者处于其上的三维成型对象的固化的材料层上，可以通过数字印刷方法以高的分辨率和表面质量打印出模具。
对于由第一材料制成的模具的材料层的机械稳定性和强度的要求较低，因为该模具仅承载第二材料并且可能在为施加第二材料而设置的印刷方法中必须支撑施加在第一材料上的力。通过固化第一材料，第一材料达到足够的强度，以便用作第二材料的模具。处于固化状态的第一材料的机械强度不影响第二材料的固化层形成的成型对象的机械稳定性，因为第一固化材料在施加所有材料层之后通过溶解在溶剂中而从成型对象中除去。固化的第二材料不可溶解于溶剂。
第二材料是用于成型对象的实际的结构材料，而且较之于第一材料它可以具有不同特性，尤其是较高的粘性。因为第二材料是通过第一材料制成的模具的模制而形成的几何形状，为实现高的打印分辨率就不需要将第二材料的小的材料份额施加到基面上或位于其上的三维成型对象的固化的材料层上。相反，也可以采用高粘度的第二材料进行加工。由此可以实现成型对象高的机械稳定性和强度。如果需要，甚至可以让第二材料包括至少两种不同的高粘度材料的混合物和/或至少一种添加剂以提高材料强度。第二材料也可以采用数字印刷方法选择性地施加在基面或位于其上的三维成型对象的固化材料层上，亦即通过施加多个材料份额在根据为成型对象提供的几何结构数据而选择的不同位置上。也可以将第二材料采用类似的打印方法施加在基面或位于其上的三维成型对象的固化材料层上。甚至可以将第二材料的两个或更多组分施加在基面和/或位于其上的三维成型对象的固化材料层上，用以制造包括多个不同组分的成型对象。这种多材料能力可以通过依次连接用于第二材料的多个打印模块来实现。由此可以实现不同的机械性能和/或电气性能和/或不同的颜色。
由于在按本发明的方法中，优选在打印每个单个的材料层后，固化的阴模层和/或固化的成型对象层的突出于一个与基面间隔开预定距离的、优选平行于基面设置的平面的区域分别通过切削的去除材料的方式除去，该成型对象的各个层完全平行延伸或相对于彼此以预定的布置方式设置，并且具有预定的层厚。此外，通过切削去除材料的方式除去“污染物”，所述污染物是在以第二材料填充型腔时在第一材料的最上方的固化的层的表面与第二材料接触时可能出现的。去除突出于平面的区域确保了由固化的第一和第二材料制成的混合层始终具有期望的厚度并且在第一材料的表面没有不可溶于溶剂的第二材料。这使得成型对象能够非常精确地制造并且几乎没有变形。所述的切削的材料去除优选通过所谓的深度铣刀/抛光机实现。优选地，权利要求1的步骤e)在施加第一材料的各个材料层之后进行。固化的阴模层和/或固化的成型对象层的突出于与基面以预定距离设置的平面的区域优选被完全除去。由此，在突出区域去除后，将最上面的阴模层以及最上面的成型对象成分别与所述与基面以预定距离设置的平面对齐。
在按照本发明的方法中，固化的阴模层和/或固化的成型对象层的突出于一个与基面间隔开预定距离的、优选平行于基面设置的平面的区域在每次施加成型对象层后被以切削的材料去除方式除去。因此，借助于根据本发明的方法，成型对象可以完全在打印机中制成，而不需要其他工艺。
在本发明的一个优选实施例中，第一材料的材料份额优选借助喷墨打印方法或者借助电子照相施加到所述基面和/或位于所述基面上的固化的阴模层和/或固化的成型对象层上，并且所述第一材料是能通过能量的作用固化的材料，以能量加载该材料，以用于固化所述阴模层。优选的是，第二材料也是能通过能量的作用固化的材料，其在填充到模具中以能量加载。所述能量尤其是可以包括辐射，优选光学辐射，如UV辐射。
在本方法的一个优选实施方式中，所述第二材料在未固化状态中的粘度比所述第一材料在未固化状态中的粘度更高，必要时是所述第一材料在未固化状态中的粘度的至少10倍，尤其是至少200倍，优选至少2000倍，和/或可流动的第一材料和可流动的、糊状的或粉末状的第二材料具有固体含量，并且所述第二材料在该第二材料的未固化状态中的固体含量比所述第一材料在其未固化状态中的固体含量更高，必要时是所述第一材料在其未固化状态中的固体含量的10倍，尤其是至少200倍并且优选至少2000倍。这使得能够制造如下成型对象，该成型对象具有高的表面质量和表面精度以及同时具有优异的机械强度。此外，具有固体含量(添加剂)的第二材料能以球状或纤维状的形式提供，与没有固体含量的相应材料相比，这种形式显著地提高了机械和/或电气性能。
在本发明的一个有利的实施例中，所述第一材料具有适于喷射的工作粘度，所述工作粘度小于1000mPa·s，尤其是小于100mPa·s，必要时小于30mPa·s，并且优选小于10mPa·s，并且所述第一材料以液滴的形式以至少360dpi的分辨率、尤其是至少720dpi的分辨率并且优选至少1440dpi的分辨率施加到基面和/或三维成型对象的位于该基面上的固化的材料层上。这使得成型对象具有高的表面质量。第二材料优选相对于室温被加热到工作温度，以改变其流动性，优选提高其流动性或者说降低其粘度。然后，加热到工作温度的第二材料被施加到基面或位于其上的固化的材料层上。
在本发明的进一步扩展方案中，所述第二材料通过选择性的、电子的涂敷方法/计量方法根据所述几何结构数据施加到所述阴模层上，使得可流动的、糊状的或粉末状的第二材料的至少一个材料份额输出到所述至少一个型腔中，并且所述阴模层的优选至少一个位于型腔之外的位置不与或仅少量与所述第二材料接触。第二材料优选只输出到型腔所在的位置。第二材料在型腔中的填充借助喷嘴进行，所述喷嘴可通过阀或类似的调节装置调节到打开位置和关闭位置。可以通过控制装置实现根据在型腔和输出开口之间的相对位置对阀进行同步。这是较之于类似的涂敷方法的优点，在所述类似的涂敷方法中，第二材料大面积地施加到型腔的内部和外部。第二材料在填充到型腔中时可以还具有与第一材料不同的特性，尤其是当其被施加到基面或位于其上的三维成型对象的固化的材料层上时，第二材料可以具有比第一材料更高的粘度。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二材料是复合材料，所述复合材料包括流体和至少一种添加剂，所述流体在室温下具有至少50mPa·s的粘度并且优选具有至少1000mPa·s的粘度，并且所述添加剂具有固体颗粒，所述固体颗粒设置在所述流体中。固体颗粒可以是纤维，尤其是碳纤维、纳米管、玻璃球、石墨烯、苯乙烯嵌段共聚物，尤其是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)，作为填料的固体的纳米颗粒/微粒和/或高度支化的聚酯和/或它们的混合物。所述复合材料可以在室温下或在加热到比室温高的温度下填充到型腔中。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二材料具有比第一材料更高的粘度和/或更高的固体含量，第一材料和第二材料都借助喷墨打印方法施加到所述基面和/或位于该基面上的固化的阴模层和/或成型对象层上，在喷墨打印方法中，所述第一材料从至少一个第一喷嘴中喷出，并且所述第二材料从至少一个第二喷嘴中喷出，并且所述第二喷嘴的排出开口相比于所述第一喷嘴的排出开口具有更大的横截面和/或以更高的工作压力加载，尤其是所述第二喷嘴的排出开口的直径大于所述第一喷嘴的排出开口的直径。喷墨打印方法应理解为这样的打印方法，其中，第二材料借助于压电激活器从喷嘴中以脉冲形式和/或按份额地喷出(喷射)。通过第二喷嘴更大的横截面和/或更高的工作压力使得高粘度的第二材料的喷墨打印成为可能。比第二喷嘴的排出开口的横截面小的第一喷嘴的排出开口和/或比第一喷嘴的工作压力更高的第二喷嘴的工作压力使得第一材料能够以高分辨率施加在基面或位于其上的三维成型对象的固化的材料层上。
所述喷嘴被放置在与要施加第二材料的表面小的距离处。当喷嘴的下方存在型腔，则从喷嘴的材料通道中开启第二材料流。第二材料被从喷嘴中压出，并且在表面相对于喷嘴移动时，一条第二材料被放置在该表面上。在送料停止后，喷嘴在表面上移动而不输出物料。
在本发明的进一步扩展方案中，以气体压力加载所述第二材料，并且以这种方式被加压的第二材料通过至少一个阀引导至至少一个喷嘴，所述喷嘴的排出开口沿着所述基面相对于载体部件定位，并且根据提供用于待制造的成型对象的几何结构数据以及根据所述喷嘴与所述载体部件之间的相对位置操控所述阀，使得当所述排出开口定位在所述型腔上时释放材料流，并且当所述排出开口没有定位在所述型腔上时阻断材料流。在此，阀可以电磁地操作或借助压电元件操作。
优选地，喷嘴的排出开口沿着连续的、在所述型腔内部延伸的线相对于载体部件运动，并且液态的、可流动的或糊状的第二材料连续地沿着该线由排出开口输出到所述型腔中。这使得能够连续的施加材料，并且由此在以第二材料填充型腔时可获得快速的工作进展。第二材料可通过本身已知的，适用于连续输送过程的微型泵或通过对第二材料施加气体压力输送给喷嘴。或是直接通过用于高粘度的压电激活器，通过用于喷嘴通道滑动件(关闭/打开喷嘴通道)的压电激活器，或是通过向通道内压入压缩空气，来把第二材料从喷嘴通道输送出去。在此，压缩空气可以通过电磁阀电磁地激活。
在本发明的一个优选实施例中，提供载体膜，所述第二材料设置在所述载体膜上，所述第二材料具有比所述第一材料更高的粘度和/或比所述第一材料具有更高的固体含量，为了以第二材料填充所述型腔，将所述载体膜定位在所述型腔上，使得位于所述载体膜上的第二材料朝向所述型腔，能穿透所述载体膜的能量辐射指向所述载体膜，使得所述第二材料在所述载体膜的朝向所述型腔的一侧上通过加热而液化并且被输出到所述型腔中。第二材料借助转印方法优选选择性地填充到型腔中。优选，激光辐射作为能量辐射使用。也可以设想，能量辐射是电子束。能量辐射在施加材料期间从中性位置偏转，以将其定位在载体膜上的不同位置上。这种偏转可以根据为成型对象提供的几何结构数据以及根据位于中性位置的能量辐射和载体部件之间的相对位置进行的。在激光辐射时，所述偏转能通过可调节的光学器件，尤其是电镜和/或多边形镜实现。当电子束作为能量辐射使用时，该电子束适宜地通过磁场偏转。
在本发明的另一个实施例中，第二材料借助柔版印刷方法、凹版印刷方法、胶印印刷方法、丝网印刷方法，激光转印方法，微计量方法和/或借助刮板或刮墨刀填充到所述型腔中。第二材料以类似的印刷方法被填充到所述型腔中。这使得能够通过平面印刷得到较快的印刷速度。
在本发明的另一个优选实施例中，第二材料是是热塑性塑料，所述热塑性塑料通过加热液化，然后填充到所述型腔中并随后通过冷却固化。在此，不需要UV辐射源来固化第二材料，而是仅需要将其冷却。
适宜地，将最上方的固化的阴模层和/或最上方的固化的成型对象层中的在切削的材料去除中出现的碎屑清除。由此得到平坦整洁的表面，在该表面上能以较高的精确度施加另外一个材料层。
在本发明的一个优选实施例中，具有所述基面的载体部件在施加材料期间以及必要时在材料固化期间围绕旋转轴线旋转并优选沿着所述旋转轴线移动。由此可以不间断地打印多个相叠设置的材料层。这样可以实现快速的材料施加。当第二材料借助转印方法填充到型腔中，能量辐射可以依次定位在载体膜的多个材料输出位置上，所述材料输出位置分别设置在与它们相配的用于材料的施加位置上方，以通过能量辐射加热位于载体膜上的该第二材料，使得第二材料转移到位于施加位置处的型腔中，其中，所述能量辐射的功率设置为，使得当能量辐射定位在比第二材料输出位置距离旋转轴线更远的第一材料输出位置时，能量辐射具有比将其定位在第二材料输出位置处时更高的功率。这种功率适配的优点是，在每个材料输出位置处输出相同的材料量。在应用于旋转平台上时这一点尤为重要的，其中，内直径小于外直径，这导致在内侧上需要比在外侧上更窄的辐射。
附图说明
以下借助附图进一步阐释本发明的实施例。图中：
图1示出一种极实施方式中的优选的装置，所述装置用于通过逐层施加材料制造三维成型对象，其中，该装置具有不同的输出装置，以用于输出不同的液态和可固化的材料，
图2示出一种制造三维成型对象的装置的侧视图，其中，该装置具有第一输出装置、用于逐层施加液态的第一材料的喷嘴，以及设计用于施加液态的第二材料的柔版印刷装置或凹版印刷装置的第二材料施加站。
图3A到图3F示出了成型对象在其制造的不同方法步骤中的横截面，
图4和图4A示出了在铣削材料层时深度铣刀的侧视图，
图5示出施加所有材料层后的第一实施例的成型对象的横截面图，
图6示出了由第一和第二材料制成的成型对象的固化材料层的示意图，其中，各层透明示出。
图7示出了由第一和第二材料的材料层组成的叠层的三维视图，
图8示出了在借助溶剂去除第一材料的材料层之后的成型对象的三维视图，
图9示出了在施加所有材料层后的第二实施例的成型对象的横截面，
图10示出了在除去第一材料的材料层之后的成型对象的第二实施例的横截面，
图11示出了类似图2的装置的侧视图，其中，设置了旋转丝网印刷装置代替柔版印刷装置，
图12示出了类似图2的装置的侧视图，其中，设置了刮墨刀涂敷装置代替柔版印刷装置，
图13示出了圆柱形的涂敷辊，
图14示出了截锥形的涂敷辊，
图15示出了类似图2的装置的侧视图，其中，设置了用于较高粘度的喷墨印刷装置代替柔版印刷装置，
图16示出了类似图2的装置的侧视图，其中，设置了热熔装置或微计量装置/涂敷装置来代替柔版印刷装置，
图17示出了图16的放大的局部，其中示出了在以第二材料填充型腔时的喷嘴，
图18示出了用于施加第二材料的打印头模块的示意图，
图19示出了以第二材料填充的型腔，
图20示出了一种具有喷嘴的微计量单元，所述喷嘴具有圆形的排出开口，和
图21示出了一种具有喷嘴的微计量单元，所述喷嘴具有矩形的排出开口。
具体实施方式
在一种通过逐层施加材料制造三维模具以及三维成型对象1的方法中，由控制单元提供用于成型对象1的几何结构数据，所述控制单元与运行软件的计算机通讯。此外，为板状的载体部件2提供具有在水平面上设置的用于接纳成型对象1基面3。如图1所示，基面3基本上具有环形盘的形状。然而，也可以考虑其他构造，其中，基面4尤其是可以具有完整圆盘的形状或可以构造为矩形。
此外，在该方法中提供了可固化的液态的第一材料4，与第一材料不同的可固化的液态的第二材料5和用于可固化的第一材料4的作为溶剂的水。固化的第二材料5不溶于溶剂。第二材料5选择为，使得其在固化状态下具有比固化的第一材料4更高的强度。因而，第二材料5具有比第一材料4更高的粘度。在该实施例中，第一材料4是聚合物，其包括光引发剂并且可以通过紫外线辐射照射而交联。
液态的第一材料4设置在第一贮存装置6中，而液态的第二材料5设置在第二贮存装置7中。第一贮存装置6经由管路与用于第一材料4的第一输出装置8连接。如图2所示，第一贮存装置5设计为基本上封闭的容器，而第二贮存装置7设计为盆形件。
第一输出装置8具有第一喷墨打印头，其具有多个设置成行的、在附图中未进一步示出的喷嘴，这些喷嘴被定向成用于将第一材料4的材料份额输出到基面3或位于其上的第一和/或第二材料4、5的固化的材料层上。喷嘴行平行于基面4的平面设置并且横向于基面3的圆周方向延伸，优选基本上径向延伸到其中心。
所述载体部件2和第一输出装置8借助第一定位装置9在箭头10的方向上和与其相反的方向上相对于彼此可转动，并且平行于旋转轴线11可移动。在此，基面3中的与旋转轴线11间隔开距离的点沿着螺旋形或螺旋线形的轨道曲线移动。
第一输出装置8和第一定位装置9通过在附图中未进一步示出的控制装置连接，所述控制装置具有用于存储待制造的成型对象1的几何结构数据的数据存储器。借助该控制装置，第一材料4的材料份额的输出和第一定位装置9可以根据几何结构数据进行控制，使得由可流动的第一材料4构成的阴模层12可以施加在基面或此前施加在其上的第一和/或第二材料4、5的固化的材料层上(图3A)。在此，阴模层12分别具有至少一个型腔13，所述型腔13具有成型对象1的待制造的材料层的阴模。型腔13分别在相关阴模层12的整个层厚上延伸直到基面3或位于阴模层12下方的固化的材料层。
在箭头10的方向上在第一输出装置8下游设置有第一固化装置14，借助该固化装置，施加到基面3或位于其上的固化的材料层上的液态的第一材料4可以固化。为此，第一固化装置14具有在附图中未进一步示出的第一UV辐射源，借助该辐射源可以将紫外线辐射发射到要固化的第一材料的材料层上，使得第一材料中含有的光交联剂被激活并且使得在第一材料4中含有的聚合物交联。
在箭头10的方向上在第一固化装置14下游设置第二输出装置15，通过该第二输出装置，相应的之前固化的阴模层12的一个或多个型腔13以第二材料5填充，以形成成型对象层16(图3B)。在图2中示出的实施例中，第二输出装置15设计成柔版印刷装置。
该柔版印刷装置具有设计成柔版印刷辊的转印体17以及与第二贮存装置7接触的涂敷装置18，通过该涂敷装置18，转印体17的至少一个表面区域能以第二材料5的层19涂敷。借助第二定位装置，锥形的转印体17可围绕假想的旋转轴线旋转，使得位于该转印体17的周面上的第二材料5的层19与一个或多个型腔13的底部以及内壁接触，使得可流动的第二材料5填充到所述一个或多个型腔中并且构成成型对象层16。成型对象层具有待制造的成型对象1的一个层的阳模，该阳模相对于层12的阴模是相反的。
然后将由此得到的成型对象层16借助第二固化装置21固化。如图1所示，第二固化装置21在箭头10的方向上设置在第二输出装置14下游。第二固化装置21包括第二UV辐射源，通过该第二紫外线辐射源可以将紫外线发射到成型对象层15上，以通过将其中含有的聚合物交联来固化第二材料。
然后在另一个方法步骤中，通过深度铣刀22去除固化的阴模层12的和/或固化的成型对象层16的和/或固化的第二材料5的区域，所述第二材料5设置在阴模层上(图3C，4，4A)。在此，所述固化的第一和/或第二材料4、5的突出于与基面隔开预定距离且平行于基面设置的平面的所述区域通过切削的材料去除的方式完全除去，随后通过吸嘴23吸走。在需要时，可在吸嘴23下游设置表面清洁装置20。
现在以相应的方式将另一个阴模层12(图3D)和另一个成型对象层16施加在固化的阴模层12和成型对象层16的表面上(图3E和3F)。重复这些步骤，直到制成待制造的成型对象的整个成型对象层16(图5至8)。
在另一个方法步骤中，阴模层12与溶剂接触，使得固化的第一材料4完全溶解在溶剂中。这可以例如通过如下方式实现：由阴模层12和成型对象层16组成的叠层浸入溶剂中预定的时间段。然后，将完成的成型对象(图8)从溶剂中取出并干燥。
如图9和图10所示，采用按本发明的方法制造具有悬伸部25和空腔26的成型对象。
第二材料5也可以通过丝网印刷方法被填充到一个或多个型腔13中。如图11所示，其中，转印体18设计为旋转丝网印刷辊。该旋转丝网印刷辊具有一个多孔的丝网状的周面。第二贮存装置6设置在旋转丝网印刷辊的内腔中。
设置在周面上的穿孔在尺寸上与第二材料5的粘度相适配，使得第二材料5可以通过线形贴靠在旋转丝网印刷辊的筒壁的内周面上的刮板24挤压穿过所述穿孔。在刮板24的作用区域之外，第二材料5不能穿过穿孔。处于输出位置下游的清洁装置将旋转丝网印刷辊上未被取下的材料清除，并引导其循环使用。此外，图11中示出的装置对应图2中示出的装置，从而图2的描述相应地适用于图11。
第二材料5也可以通过刮墨刀方法被填充到一个或多个型腔13中。如图12所示，转印体18设计为网纹传墨辊，刮墨刀32被设置在网纹传墨辊的外周面上。所述网纹传墨辊具有相应雕刻的并且准备用于接收材料的周面。此外，图12中示出的装置对应图2中示出的装置，因此图2的描述相应地适用于图12。
在笛卡尔方法中所述涂敷装置18的辊具有圆柱形的形状(图13)，而极方法中的辊具有锥形的形状(图14)。
第二材料5也可以通过喷墨打印方法被填充到一个或多个型腔13中(图15)。为此，第二输出装置15具有第二喷墨打印头，其具有多个在行中设置的喷嘴，这些喷嘴被定向用于将第二材料5的材料份额输出到基面3或位于其上的第一和/或第二材料4、5的固化的材料层上。喷嘴行平行于基面4的平面设置并且横向于基面3的圆周方向延伸，优选基本上径向延伸到其中心。由于第二材料5具有比第一材料4更高的粘度，第二喷墨打印头的喷嘴的横截面比第一喷墨打印头的喷嘴的横截面大。替代采用较大的喷嘴横截面，或者除了这个方案以外，第二喷墨打印头的喷嘴也可以在比使用第一喷嘴时以更大的喷嘴压力进行加工。载体部件2相对于喷墨打印头的定位是根据图1借助定位装置实现的。第二材料5的喷出是根据喷墨印刷头和载体部件2之间的相对位置以及根据为待制造的成型对象1准备的几何结构数据来控制的。
在图16中示出的实施例中，第二材料5在喷嘴方法或热熔方法中被填充到一个或多个型腔13中。在喷嘴方法中，高粘度的第二材料5在室温下或在相对于室温加热的状态下借助气体压力通过喷嘴出口输送。在热熔方法中，第二材料5是热塑性塑料，其在室温下是固态的并且可以通过加热液化。在印刷过程中，第二材料被加热液化，然后借助计量泵、输送螺杆或气体压力通过与待填充的型腔13对准的喷嘴27(图17)将其输出到基面3或位于其上的第一和/或第二材料4、5的固化的材料层上。载体部件2相对于喷嘴27的定位是根据图1借助定位装置9进行的。第二材料5从喷嘴27中喷出是根据喷嘴27和载体部件2之间的相对位置以及根据为待制造的成型对象1准备的几何结构数据来控制的。当第二材料被填充到一个或多个型腔13中后，通过冷却将其固化。
此外，还存在如下可能：第二材料5通过微计量方法被填充到一个或多个型腔13中。如图18所示，其中，第二贮存装置7与例如可以是空气压力源的气体压力源28连接，以便给第二材料5施加压力。第二贮存装置7通过管路29与用于材料输出的喷嘴27连接，所述管路中设置可分别调节到打开位置和关闭位置的阀30。喷嘴27的排出开口设置成与基面3隔开小的距离，然后以这种方式沿着基面3相对于载体部件2定位。各个阀30分别根据为待制造的成型对象1提供的几何结构数据以及根据在喷嘴27和载体部件2之间的相对位置被操控，使得当喷嘴27的排出开口定位在型腔13上时，释放第二材料5的材料流。当喷嘴27的排出开口没有定位在型腔13上时，阻断所述材料流。
如图18所示，可设置多个微计量单元31，它们的阀30的出口分别通过管路29与第二贮存装置7连接。每个微计量单元31分别具有喷嘴27，所述喷嘴与相关的阀30的出口连接。喷嘴27矩阵形地设置成多行和/或多列。这样控制阀30，使得型腔13面状地被第二材料5覆盖(图19)。喷嘴27可具有圆滑的(图20)或角形的、优选矩形的(图21)排出开口。

Claims (14)

1.通过逐层施加材料来制造三维成型对象(1)的方法，其中，提供：用于成型对象(1)的几何结构数据；具有用于接纳三维成型对象(1)的基面(3)的载体部件(2)；可固化的液态的或可流动的第一材料(4)；可固化的液态的、可流动的、糊状的或粉末状的第二材料(5)；以及溶剂，所述第二材料(5)在固化状态中相比于固化的第一材料(4)具有更高的强度，固化的第一材料(4)能在所述溶剂中溶解，
a)为了形成阴模层(12)，将可流动的第一材料(4)的材料份额根据所述几何结构数据施加到所述基面(3)和/或所述三维成型对象(1)的位于该基面上的固化的材料层上，使得所述阴模层(12)在其背离所述基面(3)的表面上具有至少一个型腔(13)，所述型腔具有所述成型对象(1)的待制造的材料层的阴模，
b)将所述阴模层(12)固化，
c)为了形成成型对象层(16)，以所述第二材料(5)填充所述型腔(13)，使得所述阴模作为阳模转移到所述成型对象层(16)上，
d)将填充到所述型腔(13)中的所述第二材料(5)固化，
e)将固化的阴模层(12)的和/或固化的成型对象层(16)的突出于一个与所述基面(3)以预定距离设置的平面的区域通过切削的材料去除的方式除去，
f)其中，将步骤a)到e)至少重复一次，
g)将所述阴模层(12)与溶剂接触，使得固化的第一材料(4)在所述溶剂中溶解。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料(4)的材料份额优选借助喷墨打印方法或者借助电子照相施加到所述基面和/或位于所述基面上的固化的阴模层(12)和/或固化的成型对象层(16)上，并且所述第一材料(4)是能通过能量的作用固化的材料，以能量加载该材料，以用于固化所述阴模层(12)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)在未固化状态中的粘度比所述第一材料(4)在未固化状态中的粘度更高，必要时是所述第一材料在未固化状态中的粘度的至少10倍，尤其是至少200倍，并且优选至少2000倍，和/或可流动的第一材料和可流动的、糊状的或粉末状的第二材料具有固体含量，并且所述第二材料(5)在该第二材料(5)的未固化状态中的固体含量比所述第一材料(4)在其未固化状态中的固体含量更高，必要时是所述第一材料在其未固化状态中的固体含量的10倍，尤其是至少200倍并且优选至少2000倍。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一材料(4)具有适于喷射的工作粘度，所述工作粘度小于1000mPa·s，尤其是小于100mPa·s，必要时小于30mPa·s，并且优选小于10mPa·s，并且所述第一材料以液滴的形式以至少360dpi的分辨率、尤其是至少720dpi的分辨率并且优选至少1440dpi的分辨率施加到基面和/或三维成型对象(1)的位于该基面上的固化的材料层上。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)通过选择性的涂敷方法根据所述几何结构数据施加到所述阴模层(12)上，使得可流动的、糊状的或粉末状的第二材料的至少一个材料份额输出到所述至少一个型腔(13)中，并且所述阴模层的优选至少一个位于型腔之外的位置不与所述第二材料(4)接触。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)是复合材料，所述复合材料包括流体和至少一种添加剂，所述流体在室温下具有至少50mPa·s的粘度并且优选具有至少1000mPa·s的粘度，并且所述添加剂具有固体颗粒，所述固体颗粒设置在所述流体中。
7.按照权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)具有比第一材料(1)更高的粘度和/或更高的固体含量，第一材料(4)和第二材料(5)都借助喷墨打印方法施加到所述基面(3)和/或位于该基面上的固化的阴模层(12)和/或成型对象层(16)上，在喷墨打印方法中，所述第一材料(4)从至少一个第一喷嘴中喷出，并且所述第二材料(5)从至少一个第二喷嘴中喷出，并且所述第二喷嘴的排出开口相比于所述第一喷嘴的排出开口具有更大的横截面和/或以更高的工作压力加载，尤其是所述第二喷嘴的排出开口的直径大于所述第一喷嘴的排出开口的直径。
8.按照权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，以气体压力加载所述第二材料(5)，并且以这种方式被加压的第二材料(5)通过至少一个阀(30)引导至至少一个喷嘴(27)，所述喷嘴的排出开口沿着所述基面(3)相对于载体部件(2)定位，并且根据提供用于待制造的成型对象(1)的几何结构数据以及根据所述喷嘴(27)与所述载体部件(2)之间的相对位置操控所述阀(30)，使得当所述排出开口定位在所述型腔(13)上时释放材料流，并且当所述排出开口没有定位在所述型腔(13)上时阻断材料流。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，喷嘴(27)的排出开口沿着连续的、在所述型腔(13)内部延伸的线相对于载体部件(2)运动，并且液态的、可流动的或糊状的第二材料(5)连续地沿着该线由排出开口输出到所述型腔(13)中。
10.按照权利要求5或6所述的方法，其特征在于，提供载体膜，所述第二材料(5)设置在所述载体膜上，所述第二材料(5)具有比所述第一材料更高的粘度和/或比所述第一材料(5)具有更高的固体含量，为了以第二材料(5)填充所述型腔(13)，将所述载体膜定位在所述型腔(13)上，使得位于所述载体膜上的第二材料(5)朝向所述型腔(13)，能穿透所述载体膜的能量辐射指向所述载体膜，使得所述第二材料在所述载体膜的朝向所述型腔(13)的一侧上通过加热而液化并且被输出到所述型腔(13)中。
11.按照权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)借助柔版印刷方法、凹版印刷方法、胶印印刷方法、丝网印刷方法，激光转印方法，微计量方法和/或借助刮板(24)或刮墨刀填充到所述型腔(13)中。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二材料(5)是热塑性塑料，所述热塑性塑料通过加热液化，然后填充到所述型腔(13)中并随后通过冷却固化。
13.按照权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，将最上方的固化的阴模层(12)和/或最上方的固化的成型对象层(16)中的在切削的材料去除中出现的碎屑清除。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，具有所述基面(3)的载体部件(2)在施加材料期间以及必要时在材料(4、5)固化期间围绕旋转轴线(11)旋转并优选沿着所述旋转轴线(11)移动。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017001276A1 (de) * 2017-02-11 2018-08-16 Altana Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formgegenstands mittels schichtweisem Materialauftrag
CN114401832B (zh) * 2019-07-14 2023-05-23 三全音科技有限公司 模具制备和糊料填充
EP4094942A1 (en) 2021-05-26 2022-11-30 TIGER Coatings GmbH & Co. KG Radiation curable composition for additive manufacturing suitable for electronic applications
WO2023056036A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 Evolve Additive Solutions, Inc. Additive manufacturing system and method with improved structure
WO2023074156A1 (ja) * 2021-10-29 2023-05-04 ソニーグループ株式会社 波動制御媒質、メタマテリアル、電磁波制御部材、センサ、電磁波導波路、演算素子、送受信装置、受発光装置、エネルギー吸収材、黒体材、消光材、エネルギー変換材、電波レンズ、光学レンズ、カラーフィルタ、周波数選択フィルタ、電磁波反射材、ビーム位相制御装置、エレクトロスピニング装置、波動制御媒質の製造装置及び波動制御媒質の製造方法
WO2023137179A1 (en) * 2022-01-14 2023-07-20 Evolve Additive Solutions, Inc. Additive manufacturing system and method with smooth surface

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020089081A1 (en) * 2001-01-05 2002-07-11 Fong Jon Jody Layer normalizing device for selective deposition modeling
JP2007204828A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Matsuura Machinery Corp 三次元積層造形部品の表面仕上げ方法
WO2015105047A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing three-dimensional structure and three-dimensional structure
US20150231825A1 (en) * 2011-08-29 2015-08-20 Impossible Objects Llc Methods and apparatus for three-dimensional printed composites based on flattened substrate sheets
US20160339634A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Kenneth Fuller Printer for three dimensional printing
US20170348901A1 (en) * 2014-12-26 2017-12-07 Konica Minolta, Inc. Three-dimensional molding apparatus, three-dimensional molding method, and molding material
CN107896488A (zh) * 2016-08-03 2018-04-10 株式会社Opm实验室 切削工具以及三维层叠造形物的制造装置
DE102016013319A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 DP Polar GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage
WO2018092732A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 セイコーエプソン株式会社 樹脂成形装置および樹脂成形方法
WO2018096963A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 ソニー株式会社 情報処理装置、造形装置、情報処理方法、およびプログラム
JP6348214B1 (ja) * 2017-10-06 2018-06-27 株式会社ソディック 積層造形装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3376163B2 (ja) * 1995-04-13 2003-02-10 ローランドディー．ジー．株式会社 三次元造形装置および方法
JP2003011237A (ja) * 2001-07-03 2003-01-15 Kuraray Co Ltd 立体造形物の製造方法
US8815345B2 (en) * 2011-05-26 2014-08-26 Solidscape, Inc. Method for fabricating three dimensional models
US9566742B2 (en) * 2012-04-03 2017-02-14 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for computer-assisted spray foam fabrication
CN104610511B (zh) * 2013-11-05 2018-11-16 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 用于加成制造的稳定的基质填充的液体可辐射固化树脂组合物
EP3083197A1 (en) * 2013-12-20 2016-10-26 LUXeXcel Holding B.V. Method for printing a three dimensional structure and apparatus therefore
JP6273849B2 (ja) * 2014-01-15 2018-02-07 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置およびインクセット
DE102015212569A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objektes
DE102016122131A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Weeke Bohrsysteme Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie Vorrichtung
US10814564B2 (en) * 2017-10-11 2020-10-27 Divergent Technologies, Inc. Composite material inlay in additively manufactured structures

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020089081A1 (en) * 2001-01-05 2002-07-11 Fong Jon Jody Layer normalizing device for selective deposition modeling
JP2007204828A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Matsuura Machinery Corp 三次元積層造形部品の表面仕上げ方法
US20150231825A1 (en) * 2011-08-29 2015-08-20 Impossible Objects Llc Methods and apparatus for three-dimensional printed composites based on flattened substrate sheets
WO2015105047A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing three-dimensional structure and three-dimensional structure
US20170348901A1 (en) * 2014-12-26 2017-12-07 Konica Minolta, Inc. Three-dimensional molding apparatus, three-dimensional molding method, and molding material
US20160339634A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Kenneth Fuller Printer for three dimensional printing
CN107896488A (zh) * 2016-08-03 2018-04-10 株式会社Opm实验室 切削工具以及三维层叠造形物的制造装置
DE102016013319A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 DP Polar GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von fließfähigem Material auf eine um eine Drehachse drehbare Unterlage
WO2018092732A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 セイコーエプソン株式会社 樹脂成形装置および樹脂成形方法
WO2018096963A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 ソニー株式会社 情報処理装置、造形装置、情報処理方法、およびプログラム
JP6348214B1 (ja) * 2017-10-06 2018-06-27 株式会社ソディック 積層造形装置

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