CN116901314A - 用于制造模制纤维产品的模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造模制纤维产品的模具。模具(11)包括通过增材制造制成的多孔的产品表面(23)。产品表面(23)被布置为包括两个层(41、42)的双层结构(40)。在两个层(41、42)之间存在腔体(43)，其中，第一层(41)具有从腔体(43)到产品表面(23)的多孔性。第二层(42)具有与腔体(43)隔离的穿孔并且从产品表面(23)延伸穿过双层结构(40)。

Description

用于制造模制纤维产品的模具

技术领域

本发明涉及一种用于制造模制(molded)纤维产品的模具，该模具包括通过增材制造制成的多孔的产品表面。

背景技术

欧洲专利号EP3237680公开了一种在增材制造工艺(诸如3D打印工艺中)中生产的模具。这种增材制造工艺可以包括对具有平均尺寸为1-50微米，优选地5-30微米的微粒的粉状材料进行选择性地烧结。另一方面，40-45微米的粉末颗粒尺寸是常见的。在烧结工艺期间，通过激光束的能量添加使粉状材料完全融化。在增材制造工艺中，模具的壁配备有若干小的通孔，以实现供渗透用的密集的穿孔。因此，工具壁部分具有空隙，这些空隙由多个从产品表面到背面延伸穿过工具壁部分的通道提供。

传统上通过一片实心原材料进行机加工来制造模具是费力的。另一方面，复杂结构的机加工是不可能的。此外，产品表面的通孔可能过大，这可能引起堵塞。配备有额外的金属网的产品表面会在产品的表面上留下痕迹。尽管进行了热压，这些痕迹仍可能保留。清洁模具也是费力的。产品表面使最终模制纤维产品粗糙，由于痕迹的原因，因此只适合于低质量的产品。而且，上述已知的模具通常仅用于纤维悬浮液或纤维浆液的浆，其中模具被浸入到纤维浆液中，并且此后纤维产品从水悬浮液中被抽吸到模具的表面或者以过量的水通过通道被注射。

发明内容

本发明的目的是为制造模制纤维产品提供一种新的模具，该模具比以前的更通用，并且制造起来也更容易和更快。根据本发明的模具的特征下文中陈述。模具的特性能够容易地变化，从而实现新的多孔结构和一些组合。在本申请中，多孔意指液体、空气或蒸汽可以经由各种未限定的路线穿过的微小间隙，不同于从一个表面到另一个表面的作为限定通道的穿孔或孔。此外，模具的制造时间更短，因此节约了成本。另外，即使模具的形状可能复杂，该模具也有良好的强度。而且，模具容易清洁。而且，产品改变能够比以前更快、更容易地完成，并且制造成本也比之前更低。本发明的另一个目的是提供一种新的且有效的方式来制造用于模制纤维产品的增材制造的模具。利用新的模具，工艺时间短，并且可以使用高压。同时，由于模具维护快速且容易，空闲时间会很短。

附图说明

下面参照附图对本发明进行详细描述，附图示出了本发明的一些实施例，其中

图1示出了根据本发明的用于成形模制纤维产品的模具的俯视图；

图2a示出了根据本发明的一对模具的侧视图；

图2b示出了图2a的局部放大图；

图3示出了根据本发明的模具的一部分的剖视图；

图4a示出了根据本发明的模具的侧面，其中部分在剖视图中是分开的；

图4b示出了图4a的模具，其中部分是连接的；

图5a示出了图4a的分开部分；

图5b示出了图4b的连接部分；

图6示出了一对用于热压的模具。

具体实施方式

模制纤维产品，也称为MFP，由纤维素纤维制成。例如，这样的产品是一次性杯子或盘子。纤维素纤维首先分散在水中，然后成形、助滤(drained，排放)和干燥。制造模制纤维产品的一种具体方式是热成形。在成形之后，产品利用高温和高压压制，高温和高压相结合将产品中的水和湿气排放并蒸发掉。有利地，使原料在成形之前发泡，因为如稍后所述，根据本发明的模具完美地适于发泡，特别是在热成形中。因此，不需要烘箱干燥，并且制造之后即可制备好高质量的、薄壁的产品。尺寸的精度和刚性良好，并且产品的表面光滑。

成形和压制两者均需要模具工具对，该模具工具对由一个正(阳)模具工具和一个负(阴)模具工具组成。在模具工具对中，至少一个工具需要在与纤维产品接触的产品表面中具有助滤特性(drainage properties)，通过穿孔和/或某种能渗透的材料来实现。这允许水、蒸汽和空气在成形和/或压制工艺的步骤中穿过被穿孔的或其它能渗透的表面。

在图1中，存在与模具底座12组合在一起的模具11。原则上，一个模具是负模具，而另一个是相应的正模具。通过这种方式，在成形期间产品得到了三维的形状。泡沫(foam)的水和空气必须被去除。这主要是通过使该对模具闭合来完成的，并且真空有助于水的去除。在热压中，蒸汽和空气的吹拂也有助于水的去除。换句话说，相对的模具之间的距离会改变。当模具对闭合时，压力迫使空气和水从在模具之间供给的泡沫中排出。模具的能渗透的产品的表面被布置为水和空气的出路，而剩余的纤维则形成层。在打开模具对之后，产品能够被移送到下一个工艺阶段。

在所示的实施例中，泡沫经由模具底座12在模具之间供给，同时模具对13从其侧面被密封(图2a)。在此，上方的正模具被支撑到模具框架14。因此，即使模具是分开的(即模具对是打开的)也存在用于泡沫的闭合腔体。通过这种方式，泡沫的供给是快速的，并且能够比之前更自由地选择时间。模具的非产品表面可以被用于泡沫的入口。详细地说，通孔在模具的被选定的边缘中，并且特别地在相邻模具的面对的表面之间。然而，在所示的实施例中，模具对13是由上模具框架14和下模具底座12形成的，并且上模具框架14是移动的，而下模具底座12被布置为静止的。换句话说，下模具底座12是静止的，并且泡沫经由它供给。上模具框架是能移动的。通过这种方式，与下模具底座相连接的管线和其它导管也能保持于其位置上，并且能移动的上模具框架能是重量轻的。轻的上模具框架能够被快速且精确地移动。这加快了模制纤维生产机器的流程。同时，管线和其它导管保持静止(图1)。

如上所述，原则上泡沫是穿过模具被供给的。更精确地说，泡沫是穿过相邻模具的空隙被供给的。供给通道形成到模具的外边缘，使得需要两个相邻的模具来形成整个供给通道，这两个相邻的模具的部分通道壁彼此抵靠。在外边缘中，模具边缘和周围的框架一起形成通道。这为实际的产品形状节约了更多的空间。在图1中，示出了具有入口15的模具底座12。更精确地说，每一个入口15通过模具底座12连接到侧向通道16，并且还存在返回导管17。在此，入口连接到供给歧管18，用于向每一个入口15均匀地供给泡沫。相应地，返回导管17连接到返回歧管19。通过这种方式，泡沫恒定地流经模具框架。有利地，侧向通道16经由模具表面上的若干开口20在模具11之间开放，更精确地说，是通向模具的产品区域之间的颈部区域。通过这种方式，泡沫将在模具之间快速且均匀地扩散。在此，开口位于产品之间的颈部区域上，并且它们是向上的。同时，相对的模具框架14在开口20的各点处具有销21(图2a和图2b)。这些销具有两个主要任务。第一，每一个销均在闭合期间引导模具。这使模具对保持形状和产品精确。第二，每一个锥形的销均使它自身的开口闭合并且清洁该开口。因此，闭合模具对会自动地关闭供给，防止倒流到入口或侧向通道中。反之亦然，打开模具对会打开侧向通道并且泡沫会填充模具空间。泡沫供给通道(例如入口15和通向模具空间的开口20)有利于模具的侧壁的连接。

为了密封，模具对13具有外套筒22，该外套筒被布置为密封模具对13，即使模具底座12和模具框架14距彼此有一段距离。通过这种方式，形成闭合的模具空间，并且大量的泡沫能够供给到模具空间，这类似于闭合的腔体。有利地，外套筒22相对于模具对13是能调整的。因此，当产品被去除并转移到热压时，套筒可以滑动并为产品提供空间。可以存在一个共同的套筒，或者两个模具均可以具有它们自己的套筒。

如前所示，侧向通道16被布置在模具11之间，并且它们包括通向模具表面的开口20。通过这种方式，每一个模具都均匀地填充有泡沫。因此，产品是均匀的，而且工艺是快速的。在实践中，泡沫循环穿过模具底座。当上模具框架被抬起时，销从开口中出来，并且泡沫流入到模具空间中。填充是快速的，并且当模具对闭合时，销再次关闭开口。这种阀特征能够与歧管之前的现有的阀一起使用或者独立使用。

如前所述，模具11包括通过增材制造制成的产品表面23。根据本发明，产品表面23被布置为双层结构40，其包括两个层41和42，在它们之间存在腔体43(图3)。实际上，存在两个用于选定目的的腔体。除了腔体43之外，还存在第二腔体48。这些腔体能够利用不同的流体独立运行，无论是用于供给还是去除。层可以很薄，而被分开的层在一起形成刚性结构。在双层结构40中，第一层41具有从腔体43到产品表面23的多孔性。同时，第二层42具有与腔体43隔离的穿孔并且从产品表面23延伸穿过双层结构40。存在大面积密集的穿孔穿过多孔的层和实心的层。通过这种独特的结构，在模具中实现了两种不同的功能，更精确地说，是在产品表面中实现了两种不同的功能。第一，在成形期间，水和空气穿过具有多孔特性的第二层。换句话说，水和空气穿过产品表面，而纤维在产品表面上堆积。第二，例如在成形后，流体能够被供给到腔体并且因此通过第一层直至产品表面。通过这种方式，产品表面被清洁并保持清洁。例如，流体能够是压缩空气或水或蒸汽或两种或更多种流体的组合。空气是有利的，因为腔体可能很小，并且避免额外的水。而且，当成形的纤维产品从模具中拆卸下来时，压缩空气有助于产品的去除。而且，如果需要更有效地去除水，上述的两个腔体均能够具有吸力。

如前所述，双层结构40能够是薄的，但仍然是刚性的。而且，薄结构的制造快速，模具的体积也是尽可能地缩小。在实践中，双层结构的厚度为4-10mm。同时，层41和42的厚度为0.2-2mm。层越薄，腔体就越大。此外，第一层可以比第二层更薄，或者反之亦然。而且，特别是第二层的厚度可以在该层的不同区域变化，以例如优化该层的刚性。

有利地，第一层41具有随机制造的孔隙率。通过这种方式，就可以防止纤维进入产品表面内部。而且，流体也被均匀地分布在产品表面。而且，第一层能够非常薄。进而，第二层42的穿孔由3D打印的管道44组成，这些管道从产品表面23延伸穿过双层结构40。通过这种方式，助滤能力是足够的，但是渗透性足够小以保持产品表面的纤维。管道还将层组合在一起，以形成具有两个层和其间的腔体的坚固结构。能够存在一些远离产品表面的可以更加开放的通道来代替均匀的管道。在实践中，管道44的口部直径为0.1-2mm。这些管道非常小，但仍有可能通过3D打印制造。其它通道可以具有不规则的口部形状。无论哪种管道或通道，通向产品表面的开口都是最小的，而剩余的通道可能会变得更大。取决于直径，每平方厘米有1-30个管道。利用传统的机加工方法，这么小的孔不可能制造得如此密集。而且，改变管道的大小和密度也容易。那么在产品表面23的不同部分中的第二层42的特性就能有所不同。而且，当密集的锥状穿孔通向所述表面时，第二层的表面积可能比产品表面更小。事实上，穿孔可以填充整个表面。

在图3的实施例中，模具11是均匀的3D打印体。换句话说，整个模具是一次性打印出来的，其具有包括管道和多孔结构的两个层。这种结构紧凑、轻、并且刚性。而且，由于产品表面利用穿过第一层的流体来保持清洁，长寿命的模具几乎不需要维护。在此，第一层41的特性在产品表面23的不同部分中也是不同的。例如，第一层的多孔特性在产品的边缘上可能更大以确保助滤。在成形时，穿孔可能更适合于助滤而多孔性适合于释放。

在另一实施例中，双层结构40被布置为能拆卸地固定到底座结构25的表皮(skin)24(图4a和图5a)。通过这种方式，表皮能够容易地被去除以用于清洁和维护。而且，一个底座结构可以有几个相同种类或不同种类的表皮。换句话说，磨损的或脏的表皮可以快速更换成新的表皮。因此，生产能够以尽可能短的中断继续。以同样的方式，通过使用不同种类的表皮，可以快速改变要制造的产品。除了快速改变外，使用表皮的底座结构25可以是不同于表皮24的材料。不同的材料可以是更便宜或更轻的材料，或者能起到隔绝体(insulation)或导热体的作用。

存在至少一个入口，以便于将流体供给到腔体。如果有空间，则入口可以来自模具的侧面。在所示的实施例中，入口45被包括在模具11内部。通过这种方式，流体就能像图3和图4b中那样从下面供给。然后，若干模具能够被并排布置。有利地，入口45之前具有流体分配腔室46，该流体分配腔室被布置在模具11内部。利用该腔室，流体被均匀地分配到一个或多个入口并且进一步被分配到腔体，并且因此均匀地分配在整个产品表面。在图4a和图4b中，流体分配腔室46是周向的并且位于底座结构的外缘上。在此，存在一个位于底部处的供给孔47。在图3中，分配腔室46具有更大的体积。如前所述，分配腔室是可选的。然而，在此，由于有空间，分配腔室是在模具内部形成的。同时，制造的时间变短并且模具变轻。图3中用虚线示出供给孔47的替代的位置。除了压力连接以外，流体分配腔室还可以具有真空连接。通过这种方式，产品能够在侧向运动期间被控制，特别是当模具处于上部位置时。换句话说，产品是利用吸力保持的。为了释放产品，真空就停止。如果有必要，使用过压来协助产品的释放。这确保了快速和精确的生产。

在成形或热压期间，迫使水和湿气经由第二层穿过双层结构。压力和重力协助助滤。在此，在模具11内部还存在由双层结构40在一侧限定的第二腔体48。利用真空，助滤被进一步改善。利用大的真空腔室，吸力被均匀地分散到双层结构的整个区域。同时，即使是真空腔室48的一个出口33也足够了。在图3中，真空腔室48是朝向出口33倾斜的。因此，水被迅速地、无障碍地从模具中排出。两个腔体均可以具有真空和压力连接。同一类型的连接能够同时使用，或者不同类型的连接能够连续使用。

上述的模具是双功能的。第二腔体接近双层结构，该双层结构内部具有第一腔体。如果有必要，有利地借助于真空使水穿过管道排放。在成形或压制之后，压缩空气能被供给到第一腔体中。在不同的工艺阶段中，当成形的产品从模具中被提起时，加压的流体有可能引入压力峰值，以及恒定的气流，以持续减少粘连并且确保被成形的产品的释放。在上模具和下模具两者中，腔体的使用能多样地变化，以便调整生产。

第二层的管道形成可能具有任何形状的通道的孔，例如，方形、圆形、椭圆形、六边形。管道也可以是弯曲的或直的，并且从一边到另一边的尺寸不同。例如，管道可以是锥形的。同时，管道的直径和/或轮廓形状还可以改变，并且具有倒圆的或倒角的入口和/或出口。而且，管道的长度可能取决于模具布局而不同。在产品表面上的穿孔密度可能不同，以使功能适应不同的形状和流体排空特性。

第一层是多孔的。产品表面的厚度和/或孔隙率水平可以变化，以适应某些多孔材料的特性和功能。如果利用穿孔而不是多孔金属作为成形表面的空气排放区域，则这也适用。

双层结构和底座结构能够被优化。特别地，双层结构的特性能够适应于每一个生产和产品。有利地，表皮24能拆卸地布置到底座结构25。通过这种方式，表皮和底座结构可以被单独制造，甚至采用不同的材料。同时，表皮容易拆卸以进行清洁和更换。而且，在产品改变时，仅改变表皮。这便于改变。

有利地，底座结构25对于具有不同特性的若干表皮24具有通用的几何形状。通过这种方式，底座结构可以保留在生产机器中，并且在产品改变时仅改变表皮。以同样的方式，表皮能够被快速改变以进行清洁和翻新。如果要被制造的产品不被改变，则在不急于清洁之前的表皮的同时，将相同种类的表皮附接到底座结构。因此，生产中断时间被最小化。有利地，若干底座结构被布置到模具底座中。

存在将多个部分附接在一起的许多方式。在图5a中，示出了两个至少部分地逐渐变细的卡扣配合结构26，它们被布置在表皮24的一侧上。实际上，在表皮24卡扣配合结构的每一侧上都存在类似的卡扣配合结构26，该卡扣配合结构的形状是正方形。通过这种方式，表皮被刚性地附接到底座结构。底座结构25中的每一个卡扣配合结构26都存在相应的孔27。锥体将正确地对准表皮，并且附接部没有间隙。在图5a中，卡扣配合结构26具有环形突起28，而孔27具有相应的槽29。当表皮被组装时，突起将被卡扣配合到槽中。在产品的成形工艺中，这种形状锁定使表皮保持附接，但简单地通过拉动就能拆卸表皮。可替代地或另外，可以使用一个或多个螺栓来固定附接部。也可以用胶水或其它粘合剂来附接并密封表皮。表皮可以通过铰链式框架、卡口、形状锁定、具有或不具有利用硅胶或胶水的密封的螺丝附接到底座结构上。

在图4a中，双层结构形成了产品表面23，并且在与产品表面23相比的相对侧面上存在支撑结构31。根据生产，层具有特定的渗透性。然后，支撑结构具有更多的开放构造。在实践中，支撑结构安放在底座结构上。通过这种方式，来自产品表面的载荷经由支撑结构传输到底座结构。当然，支撑结构给双层结构带来了刚性。通过这种方式，表皮可以容易地被制造、处理和附接。

在一个实施例中，双层结构40和支撑结构31形成均匀结构。换句话说，两者被同时打印为一体。通过这种方式，结构能够被优化。这减少了表皮的尺寸，但保持了大的开放体积。同时，打印表皮的时间变短。可替代地，双层结构和支撑结构31可以是不同的部分，这由于应变公差而是不利的。这使得能够使用不同的具有一个支撑结构的双层结构。然而，双层结构本身必须有足够的刚度。因此，双层结构的厚度增加。这可能增加整个表皮的重量。另一方面，可以只改变表皮的双层结构同时保留支撑结构。同样，可以使用不同的材料。

在图4a和图5a中，支撑结构31包括由增材制造制成的三维格架(lattice，格子)32。格架为双层结构带来了良好的刚度和支撑，但仍有大量的开放空间用于空气、水和蒸汽。可替代地或另外，蜂巢或腔体或其它组合结构也是可行的。

薄的双层结构给予产品更多的空间。最大化模具中的空间可能对比较极端的产品形状很重要。制造略微更薄的双层结构(其具有更小的孔隙率)有助于增加空间，并且因此在给定的工具框架内允许略微更大的最终产品。支撑结构部分甚至能够比双层结构更厚。双层结构足够密集，但保持开放和干净而没有堵塞。而且，水可以快速穿过薄的双层结构，这有利于产品的成形和压制。而且，第一层可以至少部分地不具有限定的孔，形成未限定的网格，其中微粒被熔化在一起，其间留下一些开放的体积。在实践中，泡沫携带纤维以进行成形。在泡沫成形技术中，水性泡沫代替水被用作纤维基产品的制造工艺中的载体介质。支撑结构在底座与产品表面之间能够具有复杂的腔体和突起结构。虽然产品表面至少是部分多孔的，但至少在边缘中存在实心的表面，该表面防止空气泄漏到模具。有利地，只有产品表面的最边缘是实心的，特别用于防止蒸汽在热压中逸出。

取决于利用模具生产的产品，双层结构可以由具有不同特性的若干部分组成。例如，双层结构的厚度在产品表面的不同部分中可能是不均匀的。例如，可以在远离产品表面的表面上使用凹部，以使这样的位置中的渗透性更好。而且，打印参数可以不同，以调整层的特性。通过这种方式，模具及其产品表面能够容易地优化。

通过双层结构的水和空气由底座结构收集。与图4a和图4b类似，在底座结构25的中心处存在出口33。出口连接到管道或类似物(未示出)。有利地，还可以使用真空来协助去除水。由于出口在中心，真空被均匀地分配，并且水平稳地流向中心。有利地，底座结构具有向底座结构25的中心倾斜的桶状(bucket-like，铲斗状)几何形状。这有助于助滤。而且，支撑结构31形成底座结构25的形状的轮廓。通过这种方式，模具的结构是刚性的并且来自产品表面的载荷是利用支撑结构和底座结构一起支撑的。因此，当所有部分配合时，结构可能很轻。这也便于表皮和底座结构的打印工艺。

在此，模具尺寸为200X200 mm。如果需要，更大的尺寸也是可行的，例如，边缘长度可达300-500mm。双层结构和底座结构的组合结构的厚度在此小于50mm，但底座结构的厚度可达100-300mm。在生产机器中，若干模具被并排组装，其中支撑结构抵靠到模具底座以得到模具基体。特别地，能拆卸的表皮允许更好地清洁每一个模具。具有边缘供给的模具的设计允许在边缘中有一些空间用于表皮的附接布置。表皮24在开口和销的位置处可以具有凹部34。在此，邻近凹部34还存在实心的边缘凸缘(collar)35。该围绕表皮的实心框架或凸缘防止空气和压力泄漏。该实心边缘仅为1-3mm窄。因此，工艺表面的面积被最大化，而表皮的尺寸被最小化。此外，能拆卸的表皮允许快速或甚至无工具地表皮改变。开放的内格架改善了利用双层结构的脱水和干燥。特别是双层结构能够被优化，这允许低结构。这降低了成本并且缩短了打印时间。

令人惊讶的是，第一层至少是通过增材制造半随机地制造的，并且同时打印出管道。半随机结构具有不受控制的几何形状，该几何形状缺乏通孔。因此，第一层类似于网格，其对于空气具有良好的孔隙率，但是对于纤维仍有良好的约束。这在能量低的情况下确保了良好的成形和压制特性。第一层的特性是由打印工艺中的各种参数规定的，诸如激光能量、激光速度、层高、扫描线距离和整体扫描策略。而且，还可以使用电子束。

孔隙率和渗透率水平将很容易通过3D打印来调整。换句话说，在产品表面的不同部分中可能存在不同的孔隙率和渗透率水平。而且，第一层的流阻将随着层厚的增加而可能线性增加。例如，当厚度加倍时，流阻也会加倍。无论如何，与传统的穿孔模具表面相比，在减少多孔性和增加密度时，多孔的第一层能够制造得更薄。即使在高温下和压制载荷期间，支撑结构也将保持双层结构的形状。任何流体也都将沿侧向方向和格架中的任何方向流动。因此，助滤将是有效的和良好集中的。格架能够在模具内部改变。换句话说，可以根据模具中的负载需要来生成结构。

所示的模具适用于成形和热压两者。热压单元邻近成形单元存在一个或多个热压单元。图6示出了一对用于热压单元的模具。有利地，存在两个连续的热压单元，但更常见地存在一至三个热压单元。在图6中，下模具11具有根据本发明的双层结构，而上热压模具36具有光滑的表面。根据本发明的模具与具有光滑产品表面的经加热的模具是出色的配对。在另一对中，下模具将是光滑的而上模具是多孔的。连续的热压单元中的相对的多孔模具是发泡纤维模制机的最佳模式。因此，最终产品的两个侧面都将是光滑和密集的。在此，上热压模具36具有电加热器37，用于加热模具。用虚线圆圈示出了可选的冷却或加热通道38，以根据应用提高工具的性能。在增材制造中，通道能够容易地应用在模具的任何部分内部，与支撑结构或双层结构本身类似。

如前所述，在热压中，只有一个模具具有双层结构。另一个模具是闭合的，光滑的，并且经加热或冷却的。因此，产品的一个侧面被磨平，而水和蒸汽经由具有双层结构的相对的模具穿过产品。双层结构对热压非常有利，这是由于大的多孔表面对于蒸汽和水来说是能渗透的。这种产品表面与传统的实心模具对相比给予更好的支持。在所述模具中，另一个模具有孔，留下很多实心到实心的表面区域，该表面区域容易受到温度和压力变化影响。效率也受到实心窄边缘的影响，该实心窄边缘防止吸力和蒸汽从侧面逸出。此外，产品的表面也被磨得极其光滑。新的模具在使用上是快速和可靠的。特别地，所公开的模具在热压中是有利的。水和蒸汽能够快速穿过薄且多孔的层到达开放的体积。而且，在实践中，产品能够利用任何其它已知的技术形成，但然后利用根据本发明的模具进行热压。

根据本发明的模具与具有制造的局部的孔的现有技术的模具相比，具有更密集的表面并且在整个产品表面上仍然足够开放，以用于泡沫模制纤维产品。增材制造除了构建精细的穿孔以外，还可以实现多孔的金属结构。多孔的金属结构能够用来代替被限定的穿孔并且模仿非常精细的未限定的网格，由3D打印机的工艺参数指定。通过这种方式，即使金属结构的微观结构是未限定的，金属结构的整体孔隙率也能被控制。多孔的双层结构由支撑结构支撑，该支撑结构在构建工艺中能够与双层结构熔合，通常是一个合适的格架结构。这是多孔的金属结构与被限定的穿孔结构相比的优势，数据准备较不繁琐，这是因为支撑结构放置较不关键。

多孔层使流体能够排放，同时在层的顶部上留下纤维。换句话说，根据本发明的模具适合于在发泡纤维模制机中成形单元。增材制造能够优化模具的几何形状。另一方面，这种模具对于纤维模制机中的热压单元是有利的，而不考虑前面的成形单元。然而，与浆液相比，泡沫需要排放更少的水。

根据本发明的模具是增材制造的，优选地具有一体式结构。可替代地，模具可以具有两个彼此附接的部分，类似于能拆卸的表皮。具有诸如格架的支撑结构和底座结构的表皮形成腔体，该腔体在模具内部产生大的开放空间或空隙体积。换句话说，所述空间由产品表面和形成腔体底部的底座结构限定，该腔体底部具有竖直的或向模具底部略微向内倾斜的侧壁。腔体还确保了水、空气和蒸汽从产品表面的所有可能的部分穿过产品表面的短路线并且腔体形成所述表面的轮廓，使得对于在模具区域内的产品表面存在最大的空间。而且，薄的结构可以快速地3D打印模具。在实践中，模具的壁厚令人惊讶地薄，为2-6mm，有利地2-4mm，而底座结构的厚度是7-20mm，有利地8-15mm。

有利地，模具的底部或底座结构比其它部分略厚，从而确保对形成产品表面的第一层的刚性支撑。限定腔体的表面或壁尽可能薄，正好设计为在压制中承受负载。模具的底部或底座结构可以具有带或不带格架的内腔室。这些腔室可以用于流体。至少它们减轻模具重量，并且加快打印速度。

Claims (15)

1.一种用于制造模制纤维产品的模具，所述模具(11)包括通过增材制造制成的多孔的产品表面(23)，其特征在于，所述产品表面(23)被布置为包括两个层(41、42)的双层结构(40)，在这两个层之间存在腔体(43)，其中，所述第一层(41)具有从所述腔体(43)到所述产品表面(23)的多孔特性，并且所述第二层(42)具有与所述腔体(43)隔离的穿孔并且从所述产品表面(23)延伸穿过所述双层结构(40)。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述双层结构(40)具有4-10mm的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的模具，其特征在于，所述层(41、42)具有0.2-2mm的厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具，其特征在于，所述第一层(41)具有随机制造的孔隙率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的模具，其特征在于，所述第二层(42)的穿孔由3D打印的管道(44)组成，所述管道(44)从所述产品表面(23)延伸穿过所述双层结构(40)。

6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，所述管道(44)的口部直径为0.1-2mm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的模具，其特征在于，所述模具(11)是一个均匀的3D打印体。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的模具，其特征在于，所述双层结构(40)被布置为能拆卸地固定到底座结构(25)的表皮(24)。

9.根据权利要求8所述的模具，其特征在于，所述底座结构(25)与所述表皮(24)的材料不同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的模具，其特征在于，所述腔体(43)具有被包括在所述模具(11)内部的入口(45)。

11.根据权利要求10所述的模具，其特征在于，所述入口(45)之前具有被布置在所述模具(11)内部的流体分配腔室(46)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的模具，其特征在于，在所述模具(11)内部存在第二腔体(48)，所述第二腔体的一侧由所述双层结构(40)限定。

13.根据权利要求12所述的模具，其特征在于，在所述第二腔体(48)处存在出口(33)。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的模具，其特征在于，所述第一层(41)的特性在所述产品表面(23)的不同部分中是不同的。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的模具，其特征在于，所述第二层(42)的特性在所述产品表面(23)的不同部分中是不同的。