CN118510650A - 用于生产至少一个部件的方法 - Google Patents

Abstract

在通过增材制造方法或3D打印工艺来生产至少一个部件的方法中，提供用于生产部件的数据并且将部件划分成具有相应构建部分信息的至少一个构建部分，其中至少一个部件包括至少两种构建材料，每种构建材料具有临界停留时间T_x_max。在从构建部分信息导出每个构建部分的至少一个构建材料体积和至少一个平均排放速率之后，由构建材料体积和排放速率计算每个构建部分的至少一个构建时间和每种构建材料的至少一个最终停留时间t_x。将最终停留时间t_x与相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max进行比较。在至少一个最终停留时间t_x超过相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max的情况下，需要对数据进行至少一次调整，使得对应最终停留时间t_x小于相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max，这使得关于所需构建材料的消耗和部件的质量得到优化。

Description

用于生产至少一个部件的方法

相关申请的引证

本申请涉及并要求2021年11月3日提交的德国专利申请102021128639.5的优先权，其公开内容在此全部明确成为本申请的主题。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种用于生产至少一个部件的方法、根据权利要求14的前序部分的一种机器控制器、根据权利要求15的前序部分的一种机器以及根据权利要求16的前序部分的一种计算机程序产品。

为了解释本发明，首先如下定义一些术语：

在本申请的上下文中，“最终停留时间”理解为构建材料(例如，塑料材料、热塑性材料或支撑材料)在机器中熔化并处于热负荷下的时间段。例如，在机器中，例如，用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机中，一定量的构建材料被熔化并且在一温度下保持在加热的喷嘴中直到构建材料被排出。

在本申请的上下文中，“临界停留时间”理解为在该停留时间内不发生构建材料劣化或热应力的时间段。如果超过该临界停留时间，则发生构建材料的劣化或热应力。取决于温度和停留时间，可以引起构建材料的劣化或热应力以及因此引起构建材料(例如，塑料材料、热塑性材料或支撑材料)中的物理和化学结构变化，这可能导致例如流动特性的变化和/或对所生产部件的机械特性的负面影响。构建材料暴露于该温度越长，劣化或热应力开始的温度越低，即，停留时间越长。随着劣化或分解速率随温度呈指数增加，临界停留时间在较高温度下缩短。总体上，低温和高温分别导致长的和短的临界停留时间。临界停留时间还可以取决于材料本身、化学性质和/或压力。

背景技术

如今，各种各样的部件(例如用于原型或小批量)可以在3D打印工艺中、例如在挤出或熔融3D打印工艺(诸如FDM)(例如，EP 1886793 B1)中生产。为此目的，一定量的构建材料(例如塑料材料、热塑性材料或支撑材料)被熔化并设置在机器(例如用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机)的加热喷嘴中。熔化的构建材料最初在加热喷嘴中受到热负载。然后，使用3D打印机一层一层地生产该部件，例如，通过从喷嘴排出构建材料。根据部件的尺寸，部件的生产需要相应量的时间，其中生产时间通常与部件的尺寸成比例。例如，如果构建材料在过高的温度下保持过长，则这可能导致构建材料的劣化或热应力，这可能导致构建材料的物理和/或化学结构变化。例如，这可能导致流动特性的变化和/或对所生产部件的机械特性的负面影响。

DE 102013004845 A1公开了一种用于树脂的状态监测装置，其中状态监测装置包括温度检测单元和树脂劣化状态计算单元。如果由树脂劣化状态计算单元确定的劣化状态超过预定极限值，则警告输出单元用于输出警告。

在现有技术的3D打印工艺中，不管实际停留时间如何，所提供的熔化的构建材料会冲洗掉，这不必要地增加了所需的构建材料的量。对于少量的大型部件，可能仅在短时间内需要某种构建材料，使得停留在喷嘴中的构建材料由于长的等待时间而超过临界停留时间，并且因此在使用时导致不良的结果，例如，关于部件的质量。例如，如果排出大量的另一种构建材料，则构建材料也长时间停留在喷嘴中，这可能导致超过临界停留时间。

US2020/0005224 A1公开了来自数据库的各种材料的氧化诱导时间和停留时间以及不同的加热温度以防止材料的劣化。当进行注射设置时，将来自数据库的停留时间和氧化诱导时间相互比较并且可以对注射设置或条件进行自动校正。

文献JP 2016159481 A公开了一种既不用于增材制造也不用于3D打印的用于注射模制机领域的具有控制器的注射模制机，其中控制器配置为设定用于调节树脂材料在加热筒中的停留时间的第一停留时间和比第一停留时间长的第二停留时间。此外，注射模制机具有计时器，该计时器对从执行前一注射操作的时间至执行下一注射操作的时间的待机时间进行计数。当待机时间达到第一停留时间时，控制器配置为控制信号装置以通知操作者待机时间接近第二停留时间并且控制信号装置将操作者保留在加热筒内的树脂材料由操作者冲洗并且禁止操作注射模制机直至冲洗操作完成。

JP 2004001403 A还公开了一种在注射模制机领域用于模制成型产品的注射模制机，其中集成了具有不同组成和颜色的至少两种树脂材料。

文献EP 3970945 A1公开了包含具有分离层或部分的细丝的3D打印原料，该细丝可以通过共挤出、微层共挤出或多组分/分形共挤出来生产。细丝使得能够在3D打印过程期间通过一个或多个喷嘴同时沉积或组合不同的材料，并且能够实现在毫米、微米和纳米范围内的更小的层尺寸。

文献WO 2021/049935 A1公开了一种利用连续纤维增强的熔融细丝的用于增材制造的分配头。分配头配置成将材料分配到基板支撑平台上，并包括用于接收可熔固体材料和增强纤维的股线一个或多个入口，以及从接收入口延伸至分配出口的材料通路。分配头还包括用于使驱动装置中的材料液化的材料加热单元，以用于推动材料通过材料通道。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于生产至少一个部件的方法，方法在所需构建材料的消耗和部件的质量方面进行了优化。

这个目的是通过具有权利要求1的特征的用于生产至少一个部件的方法、具有权利要求14的特征的机器控制器、具有权利要求15的特征的机器以及通过具有权利要求16的特征的计算机程序产品来实现的。

有利的发展是从属权利要求的主题。在权利要求中单独列出的特征可以以技术上可行的方式相互结合，并且可以通过从说明书的解释性事实和附图的细节来补充，其中示出了本发明的其他变体。

用于生产包括至少两种构建材料(例如，塑料材料、热塑性材料或支撑材料，每个具有临界停留时间T_x_max)的至少一个部件的方法包括以下步骤。使用增材制造方法或3D打印工艺，例如在逐层打印工艺(逐层方法)中生产部件。在生产过程(例如，3D打印过程)之后，可以例如通过脱离(机械分离)和/或通过用水和/或化学品处理而将支撑材料从部件移除。

首先，提供用于生产部件的数据，诸如CAD、几何形状、机器、外围设备、温度、构建材料编号、构建材料温度和/或构建材料数据。此外，数据还可以包括关于所使用的机器的信息，例如，用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机、所使用的外围设备或关于例如排放喷嘴的尺寸和设定的信息。数据可以例如作为数据集、特别是作为例如数据准备的CAD数据集来提供。然而，数据还可以例如全部或部分单独地提供给数据准备。

部件划分成至少一个构建部分，例如，划分成具有相应构建部分信息的一个层或多个层。构建部分信息可以具有与用于生产部件的数据类似的信息，例如，关于构建材料、构建材料体积、构建材料温度、构建策略、生产过程和/或所使用的机器的信息。例如，可以由基于所提供的数据准备的数据或者在由操作者选择之后自动地执行划分。例如，优选地可能的是，操作者首先选择构建策略，然后将部件划分成具有相应构建部分信息的至少一个相应构建部分。还可以根据部件自动选择构建策略。当部件划分成构建部分时，计算对构建材料(例如支撑材料)的要求也是可能的。

从构建部分信息导出每个构建部分(例如，每层)的至少一个构建材料体积和至少一个平均排放速率。优选地，对于每种构建材料导出每个构建部分的至少一个构建材料体积和至少一个平均排放速率。优选地，每个构建部分的构建材料体积和平均排放速率取决于所选择的构建策略。

由每个构建部分的构建材料体积和排放速率计算每个构建部分的至少一个构建时间和每种构建材料的至少一个最终停留时间t_x。例如，每个构建部分的构建材料体积是构建部分特定配量所必需的。为了有利地不提供不必要的大量构建材料并且因此减少构建材料在加热状态下的最终停留时间，至少一种、优选地每种构建材料在构建材料沉积之前不久，仅根据构建部分中所需的构建材料的体积来熔化。

优选地，构建材料还可能被熔化和/或不连续地提供。例如，构建材料可以在塑化单元中不连续地制备，优选地根据关于体积的相应规格(例如来自数据集)，并且作为熔体缓冲垫提供。优选地，可以提供的是，对于特定构建部分，仅熔化相应体积的构建材料。然后在排放过程期间清空熔体缓冲。之后，可以提供“新的”构建材料和/或再次熔化。然后，在构建材料已经从喷嘴排出后，可以将熔化的构建材料供给到喷嘴中。因此，喷嘴总是填充有构建材料。

在比较中，将最终停留时间与相应构建材料的对应临界停留时间进行比较。

为了有利地实现关于所需构建材料的消耗和部件质量的优化，在至少一个最终停留时间t_x超过相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max的情况下，对数据进行至少一次调整，使得对应最终停留时间t_x小于相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max。

例如，调整可以采取调整的数据集的形式。例如，调整的数据集可以作为机器可读代码(例如，作为G代码)发送到机器，以由过程特定的方式制造它。例如，G代码包含用于移动轴的对应NC数据以及用于沉积构建材料的指令。此外，可以包括构建部分特定体积的计算数据和计算的停留时间。例如，可以将调整的数据传输至机器控制器和/或机器，然后，该机器的控制器利用调整的数据继续操作相应的构造进度。然后将数据用于生产部件。

优选地，上述步骤中的至少一个步骤在部件的第一次生产之前进行，这有利地使得可以更好地计划生产过程并且节省构建材料。

为了有利地有效地节省构建材料的消耗，优选地以改变至少一个构建部分和/或相应的构建部分信息来进行调整。例如，可以改变、划分或以其他方式拆分层和/或构建部分的大小。例如，可以通过数据准备进行调整。数据准备还可以自动执行调整或操作者选择和/或调整待调整的构建部分以及相应的构建部分信息。

例如，如果不可能通过改变构建材料的温度来有利地防止构建材料的劣化或热应力，则优选地通过改变至少一个最终停留时间t_x来进行调整。优选地，改变所有构建材料的最终停留时间t_x。这可以例如通过在部件中的和/或部件上的不太相关的点处或者在另一点处排放构建材料来实现，使得构建材料不能保持太久并且因此有利地不会发生劣化或热应力。通过排放构建材料，由此提供“新鲜的”或热卸载的构建材料并使其更早地可用。通过从喷嘴排放构建材料，将“新鲜的”或热卸载的构建材料熔化并提供在喷嘴中，并且仍然可有利地使用受热应力的构建材料。在这种情况下，最终停留时间t_x减少，优选设置为零。

当制造部件时，例如，可能仅在生产过程的开始时需要某种构建材料然后在生产过程结束时再次需要某种构建材料。然而，构建材料在整个时间都处于热负载下，使得构建材料可能至少在接近结束时表现出劣化或热预负载，因为其在生产过程的中间的较长的时间段内未被使用和/或排放。因此停留时间相应地长。为了有利地减少或防止劣化或热预负载，通过生产至少一个附加元件来优选地改变、优选地减少最终停留时间t_x。附加元件具有至少一种构建材料，但也可由多种构建材料制成。通过生产附加元件，以较短的间隔来使用或排出构建材料，使得以较短的间隔来获得“新鲜的”或热卸载的构建材料，并且因此随着构建材料被“更快”或更频繁地排出，减少了最终停留时间t_x。

优选地，附加元件是至少一个另一部件，该至少一个另一部件进一步优选地至少部分地与待生产的部件相反。例如，如果为了简单起见，层内构建的部件由构建材料A和构建材料B组成，其中，例如，构建材料B还可以是支撑材料，并且其中，在开始处和接近结束处仅使用构建材料A，则相应的部件看起来像如下，例如：ABA。在该实施例中，第一层由构建材料A组成、第二层由构建材料B组成并且第三层又由构建材料A组成。生产相应的另一(相反)部件BAB，使得在生产过程的开始和结束之间也使用构建材料A，这有利地防止构建材料A的劣化或热应力。

优选地，构建材料具有基本上为零的最终停留时间t_x，因为它们在部件本身上或者在附加元件或另一部件上的整个构建时间上使用。有利地，这使得构建材料的基本上不劣化或不受热应力。

为了有利地确保部件完全由未被热(预)负载的构建材料构造，如果构建材料已经劣化或受到热应力，则构建材料优选地沉积在至少一个构建部分中，优选地在每个构建部分中首先沉积在附加元件上。在构建材料的劣化或受热应力的情况下，劣化或受热应力的构建材料首先用在附加元件上，使得“新鲜的”或未劣化或不受热应力的构建材料可再次用于“正确的”部件。因此，劣化或受热应力的构建材料可以从附加元件使用或排出，来为“新鲜的”或热卸载的构建材料腾出空间。

附加元件可以优选地配置成部件的至少一部分。附加元件也可以优选地产生在部件中。有利地，这意味着不生产另外的或附加的部件，这节省了时间。有利地，因此排放的构建材料更少并且所有构建材料的构建时间和停留时间不会相应地增加。其它构建材料的最终停留时间也有利地不增加。例如，附加元件可以添加在支撑结构或支撑几何形状的区域中，或者附加元件可以在支撑结构或支撑几何形状中产生，或者可以形成后者，其中，附加元件包括至少一种构建材料。

为了有利地获得所期望的部件，附加元件优选在已经生产部件之后被移除。例如，因此可以在生产过程之后将由支撑材料制造的支撑结构和嵌入其中的附加元件一起移除。附加元件可以例如通过用水和/或化学品处理和/或通过将其脱离(机械移除)来移除。

在生产过程(例如，3D打印过程)期间，例如，可能不能制造附加元件和/或另一部件，因为这将例如表示构建材料的过高消耗。为了防止劣化或热应力，优选以改变、优选增加至少一个临界停留时间T_x_max的方式来进行调整。原则上，优选地可想到改变所有构建材料的所有临界停留时间。构建材料的临界停留时间T_x_max尤其取决于例如构建材料本身、化学性质和温度。例如，可以使用不同的构建材料，可以向构建材料中添加化学添加剂和/或稳定剂，或者可以改变构建材料的温度。例如，在非常不同的构建材料分布和长构建任务的情况下，可以将喷嘴的对应温度降低至非临界温度，从而实现较长的临界停留时间T_x_max，而没有劣化或热应力。例如，也可以在构建材料沉积(例如，在部件的上层中)之前将构建材料加热至相应的高温。此外，在第一层之后，例如当后续层不再需要构建材料时，可以降低构建材料的温度。

临界停留时间T_x_max尤其取决于温度。如果优选地降低所讨论的构建材料的温度，则临界停留时间总体上有利地更大或对于某些温度趋于无穷大。这意味着在该特定温度下，构建材料的劣化或热应力有利地不会发生。优选地，因此在至少一定时间段通过改变(优选地减少)至少一种构建材料的温度来改变(优选地增加)临界停留时间T_x_max。进一步优选地，在部件的生产过程期间、之前和/或之后改变温度。

为了避免提供不必要的大量构建材料并且因此减少在加热状态下的最终停留时间，每种构建材料优选仅在构建材料沉积之前不久根据构建部分中所需的体积来提供和熔化。

为了有利的降低构建材料的消耗，几次调整优选地相互组合。例如，在多构建材料部件中构建材料的不利分布的情况下，可以改变部件的构建材料的温度，使得临界停留时间T_x_max较长，并且可以同时添加和/或产生例如在部件的支撑结构中的至少一个附加元件，从而产生较短的最终停留时间t_x。优选地，至少两次调整可以同时生效。

为了在部件的生产期间有利地防止劣化或热应力，在生产过程期间对最终停留时间t_x和/或构建材料的流动特性(例如，过程压力或构建材料粘度)进行至少一次监测。例如，使用控制器将机器的实际(ACTUAL)数据与数据准备的目标(TARGET)数据连续比较，并在必要时进行调整。还可以想到，进行几次不同的监测过程。

优选地，如果至少一个最终停留时间相比之下超过至少一种构建材料的相应临界停留时间和/或如果至少一种构建材料的流动特性(例如，过程压力或构建材料粘度)改变，则排放相应的构建材料和/或提供和/或制备新的构建材料。

例如，在配准了构建材料A、B和C中的构建材料，构建材料A和C均具有比相应临界停留时间更高的最终停留时间和/或其流动特性例如与生产过程开始时的流动特性相比发生变化的情况下，排放构建材料A和C，并且提供和/或制备新的或热卸载的构建材料A和C。有利地，最终停留时间t_x减少或优选地再次在零(t_x＝0)处开始。例如，可以排放构建材料并且可以通过机器控制器提供和/或加工新的构建材料。优选地，受热应力的构建材料在提供和/或加工新的构建材料之前被排出。例如，为此目的，可优选中断构建过程。然而，更优选的是，可以在使用另一种构建材料的同时排出受热应力的构建材料，这有利地节省了时间。

优选地，如果至少一个最终停留时间超过构建材料的相应临界停留时间和/或如果流动特性发生变化，则启动至少一次冲洗过程。冲洗过程可以例如借助于冲洗站自动地进行，或者通过排放到相应收集容器中手动地进行。

该目的还通过用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、特别是用于3D打印机的机器控制器来实现。为了关于所需构建材料的消耗和部件质量的有利优化，机器控制器设置、配置和/或构造成执行上述方法。

该目的还通过一种用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、特别是3D打印机来实现。为了关于所需构建材料的消耗和部件质量的有利优化，机器设置、配置和/或构造成执行上述方法。

该目的还通过一种计算机程序产品来实现。计算机程序产品与程序代码存储在计算机可读介质上以用于执行上述方法，以优化所需构建材料的消耗和部件质量。

其他的优点可以在从属权利要求和优选示例性实施方式的以下说明中找到。在权利要求中单独列出的特征可以以技术上可行的方式相互结合，并且可以通过由说明书的解释性事实和附图的细节来补充，其中示出了本发明的其他变体。

附图说明

在下文中，将参考在附图中示出的示例性实施方式更详细地解释本发明，在附图中：

图1示出了流程图，

图2至图4示出了部件和另一部件(相反部件)的替代方案，

图5示出了部件和具有附加元件的部件，

图6示出了部件，

图7示出了部件和具有附加元件的部件，

图8a、图8b示出了流程图。

具体实施方式

现在将参考附图通过实施例更详细地解释本发明。然而，实施方式仅是实施例，并不旨在将本发明构思局限于特定布置。

在详细描述本发明之前，应注意，其不限于装置的对应部件和对应方法步骤，因为这些部件和方法可以变化。本文中使用的术语仅旨在描述特定实施方式而并非以限制的方式使用。此外，当在说明书或权利要求中使用单数或不定冠词时，除非整个上下文另有明确指示，否则这也指多个这些元件。

图1示出了流程图100，该流程图展示了根据本发明的在增材方法或在3D打印过程中用于生产至少一个部件的方法的顺序，该至少一个部件包括至少两种构建材料，例如，塑料材料、热塑性材料或支撑材料，每种构建材料具有临界停留时间T_x_max。在数据准备102中，在步骤106中，提供用于生产部件的数据104，诸如CAD数据、几何数据、机器数据、外围设备数据、温度数据、构建材料编号数据、构建材料温度数据或构建材料数据。此外，数据还可以包括关于所使用的机器(例如，用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机器、外围设备)的信息，或关于例如排放喷嘴的尺寸的信息。例如，数据104可以作为数据集来提供，例如作为数据准备102、机器控制器和/或机器的CAD数据集。然而，数据104还可以例如单独地提供给数据准备102。

在步骤108中，通过数据准备将部件划分成至少一个构建部分，例如，划分成具有相应构建部分信息的一个层或多个层n。例如，划分可以通过数据准备自动执行或取决于操作者的选择。在另一优选示例性实施方式中，还可能的是，操作者首先选择构建策略，然后将部件划分成具有相应构建部分信息的至少一个相应构建部分。还可以根据部件自动选择构建策略。在进一步优选的示例性实施方式中，当部件被划分成构建部分时，还可以计算构建材料(例如，支撑材料)要求S。

在步骤110中，从构建部分信息导出每个构建部分(例如，每层)的至少一个构建材料体积和至少一个平均排放速率。优选地，为每种构建材料导出每个构建部分的相应构建材料体积(例如，V_A_n、V_B_n、V_C_n、...、V_S_n)和相应平均排放速率(例如，Q_A_n、Q_B_n、Q_C_n、...、Q_S_n)。每个构建部分的构建材料体积和平均排放速率优选地取决于所选择的构建策略。

由构建材料体积和排放速率计算的每个构建部分的至少一个构建时间(例如，T_A_n、T_B_n、T_C_n、...、T_S_n)和每种构建材料(例如，t_A、t_B、t_C、...、t_S)的至少一个最终停留时间t_x在步骤112中执行。例如，需要每个构建部分的构建材料的体积以用于构建部分特定的配量。为了有利地不提供不必要的大量构建材料并且因此减少构建材料在加热状态下的最终停留时间，根据构建部分中所需的构建材料的体积，构建材料仅在构建材料沉积之前不久熔化。

在步骤114中，将最终停留时间t_x(例如，t_A、t_B、t_C、......、t_S)与相应的构建材料的对应临界停留时间T_x_max(例如，T_A_max、T_B_max、T_C_max、......、T_S_max)相比较。如果比较结果显示对应构建材料的最终停留时间t_x小于对应临界停留时间T_x_max，则不调整生产方法。然后可以在步骤119中将数据例如从数据准备传输到机器控制器或传输至机器，例如，用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机。然后可以使用该数据来生产部件。

如果比较结果显示至少一个最终停留时间t_x超过相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max，则在步骤116中调整数据104，使得对应最终停留时间t_x小于相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max。然后在步骤118中使用该数据来生产部件。

在优选示例性实施方式中，执行对数据104的调整，使得例如通过数据准备102调整至少一个构建部分和/或相应构建部分信息。

有利地，因此可以相应地调整数据集，或者可以添加机器命令以改变构建部分信息。然而，如果由于数据情况仍然不可能超过停留时间(因为例如材料不在多个层上排出)可以另外地指定温度降低。这要求不仅针对一个层来计算材料的停留时间，而且在多个层上计算材料的停留时间。最后，如果在生产期间意外地超过机器上的指定停留时间，尽管提前采取措施，也可以启动冲洗过程。除了移动命令之外，还可以在构建部分信息中指定每层必须提供的所需材料的量。

为了有利地避免构建材料的劣化或热应力，在优选的示例性实施方式中，数据104以改变至少一个最终停留时间t_x的方式来调整。由于优选缩短的最终停留时间t_x，构建材料在热应力下的时间段较短，这防止了劣化。

在图2至图5的优选的示例性实施方式中，通过改变、优选减少最终停留时间t_x来生产至少一个附加元件210。

在图2中的示例性实施方式中，部件200在左手侧示出并且由两种构建材料206(S)、208(A)构造。在图2中的最终停留时间t_x的变化根据生产至少一个附加元件210而发生。在图2中，附加元件210是至少部分与部件200相反的另一部件202(相反部件)。在图2中的右手侧示出了另一个部件202(相反部件)。原则上，图2中的左手侧部件还可以表示另一个部件202(相反部件)。在这种情况下，右手侧上的部件将是“正确”部件。

优选地，在图2中排出两种构建材料。有利地，没有一种构建材料“静置”更长时间，这将增加临界停留时间。例如，在图2的示例性实施方式中，部件200和另一部件202优选地以这样的方式生产，即例如，至少一个构建部分(例如，一个层204，优选地多个层)自下而上逐层排出。从图2可以看出，在第一(底)层中，构建材料208(A)和206(S)两者以相同长度或以相同频率排出，或者对于构建材料208(A)和206(S)中的每个排出相同体积。在一种情况下，构建材料208(A)在部件200(左侧)的第一(最低)层排出，并且在另一种情况下，构建材料206(S)在另一部件202(右侧)的第一(最低)层中同样频繁地排出。因此，图2中的两种构建材料208(A)和206(S)的排出体积优选地对于部件200和对于另一部件202一起是相同的。然而，原则上，排出体积也可以不同。基本上，事实是两种构建材料都被排出，并且任何构建材料都不“静置”更长，“静置”更长使得停留时间增加。例如，构建材料可以在不同临界停留时间下以不同的频率排出。

优选地，一起生产部件200和另一部件202时，部件200的总体积被每种构建材料消耗。部件200的构建材料和另一部件202的构建材料206(S)的体积对应于部件200的构建材料和另一部件202的构建材料208(A)的体积，这也使得构建材料206(S)和208(A)的构建时间相等，假定在图2中每层的平均排放速率相等。在图2的示例性实施方式中，在并行生产部件200和202的情况下，构建材料206(S)和208(A)的最终停留时间t_x同样等于或基本上等于零，这是由于构建材料206(S)和208(A)两者在整个生产过程中连续使用。

在图2中的示例性实施方式中，构建材料优选地沉积在至少一个构建部分中，优选地首先沉积在附加元件210上或另一部件202上的每个构建部分中。首先，排出用于另一部件202的具有构建材料206(S)的第一层，直到用于另一部件202的构建材料208(A)已经在生产过程中在一定时间排出至少一次。在一定时间之后或者在用于另一部件202的构建材料208(A)的一定排出之后，例如，在层204、部件200或在图2中具有构建材料208(A)的部件200的第一层204然后被排出之后。这可有利地确保部件200完全由不受热应力的构建材料构成。另一部件202实际上用于排出受热应力的构建材料，使得部件200可以由没有热应力的构建材料构造。因此，另一部件202的形状原则上是任意的。

在进一步优选的示例性实施方式中，构建材料206(S)和208(A)的排出也可以同时或并行发生，因为例如每种构建材料206(S)、208(A)可以设置单独的排放喷嘴。进一步优选地，部件200和另一部件202可以同时生产。在这种情况下，部件200和另一部件202优选地彼此间隔的生产，因为排放喷嘴是彼此间隔开的。

在根据图3的另一示例性实施方式中，部件300在左手侧示出并且由三种构建材料206(S)、208(A)和310(B)构造。在右手侧，示出了相应的另一部件302(相反部件)，其在图3中约为部件300的两倍大。原则上，另一部件302还可以划分成多个部件。在此同样地，部件300和/或另一部件302可以由至少一个层204构造，优选地由多个层构造，例如用于层204的层204。三种构建材料206(S)、208(A)和310(B)(即，部件300和另一部件302合在一起)的对应排出体积总体相同并且对应于图3中的部件300的体积，假定在每种情况下每层平均排放速率相同，使得三种构建材料206(S)、208(A)和310(B)产生相同的构建时间。此外，在根据图3的示例性实施方式中并行生产部件300和302的情况下，构建材料206(S)、208(A)和310(B)的最终停留时间t_x等于或基本上等于零，这是因为构建材料206(S)、208(A)和310(B)在整个3D打印过程中连续使用。

如已经针对图2和图3中的示例性实施方式示出的，这也同样适用于根据图4的进一步优选的示例性实施方式。在图4中，在左手侧示出了由四种构建材料208(A)、206(S)、310(B)和412(C)构造的部件400。在右手侧，示出了附加元件210或另一部件402，其大约是部件400的大小的三倍。同样在此，部件400和/或另一部件402可以由至少一个层204，优选由多个层构造成层。如在图2和图3中的示例性实施方式中，四种构建材料208(A)、206(S)、310(B)和412(C)合在一起的体积在根据图4的示例性实施方式中也相同，假定在每种情况下每层平均排放速率相同，使得四种构建材料208(A)、206(S)、310(B)和412(C)的最终构建时间相同。此外，在根据图4的示例性实施方式中并行生产部件400和402的情况下，构建材料208(A)、206(S)、310(B)和412(C)的最终停留时间t_x等于或基本上等于零，这是由于构建材料208(A)、206(S)、310(B)和412(C)在整个3D打印过程中连续使用。原则上，部件可以包括任何数量的构建材料。如果在另外的示例性实施方式中使用更多的构建材料，则另一部件的尺寸相应地增加。

在根据图5的进一步优选的示例性实施方式中，在左手侧示出了部件500，其由两种构建材料206(S)和208(A)构造并且对应于图2的部件200。构建材料206(S)可以是例如可以在生产过程之后移除的支撑材料。在增材制造方法或3D打印工艺中，例如在逐层打印工艺(逐层方法)中，部件500由至少一个层204构造，优选地由多个层构造。在图5中的部件500中，例如，在由构建材料206(S)组成的支撑结构中产生至少一个附加元件210。在图5中的右手侧结果示出为具有两个附加元件210的部件502。在图5中，由构建材料208(A)组成的两个附加元件210已经在部件500的左手侧产生并且可以在生产过程之后与构建材料206(S)一起移除。由于附加元件210的产生，构建材料208(A)因此更频繁地使用或排出，从而有利地实现构建材料208(A)的总体更短的停留时间。图5中的附加元件210还有利地具有在生产过程期间作为支撑结构的附加任务，因为这使整个部件502稳定。

原则上，附加元件210的形状是任意的。重要的是使用或排出相应的构建材料，因此缩短最终停留时间t_x。换句话说，在图5的示例性实施方式中，在部件500的下层中仅使用构建材料208(A)。在部件500的中间区域中，使用较少的构建材料208(A)，并且使用较多的构建材料206(S)。因此，构建材料208(A)“静置”很长时间，并且构建材料208(A)的最终停留时间相应地增加并变得大于临界停留时间。其原因是排出很少的材料并且因此在热负载状态下保持更长时间，这增加了构建材料208(A)的最终停留时间。因此，在图5的示例性实施方式中，在部件502的构建材料206(S)的右手侧上产生两个附加元件210。这减少了构建材料208(A)的停留时间，因为构建材料208(A)以较短的间隔使用。此外，构建材料208(A)有利地还以有用的方式使用，例如作为支撑结构。

在根据图5的进一步优选的示例性实施方式中，在已经生产部件502之后，移除附加元件210。在图5中，围绕附加元件210的构建材料206(S)是支撑材料，其可以在生产过程之后移除，例如通过用水和/或化学品处理和/或通过脱离(机械移除)来移除。通过移除构建材料206(S)，也移除了嵌入其中的附加元件210。

在另一个优选的示例性实施方式中，进行调整使得改变至少一个临界停留时间T_x_max。构建材料的临界停留时间T_x_max尤其取决于构建材料本身、化学性质和温度。例如，可以使用不同的构建材料，可以向构建材料中添加化学添加剂和/或稳定剂，或者可以改变温度。例如，如果对应构建材料的温度降低，则临界停留时间T_x_max增加。优选地，对于适当的温度，临界停留时间接近无穷大，使得不会发生劣化或热预负载。

在根据图6的又一示例性实施方式中，通过改变、优选降低至少一种构建材料的温度至少一段时间来改变临界停留时间T_x_max。图6示出了由四种构建材料310(B)、412(C)、206(S)和208(A)构造并且对应于图4的部件400的部件600。图6中的部件600由自下而上逐层的多层构造。在图6中，构建材料208(A)的温度在时间610时降低，这是由于3D打印过程的剩余部分不再需要构建材料208(A)。优选地，构建材料412(C)和206(S)的温度预先增加到相应温度，因为这些构建材料先前不是必需的。

例如，如果构建材料分布和长构建任务非常不同，则可以将构建材料或相应喷嘴的特定温度降低至非临界温度，使得在没有材料劣化的情况下实现更长的最终停留时间，或者临界停留时间更长，优选地接近无穷大。在时间614时，构建材料412(C)和206(S)的温度降低，因为这些也不再需要。温度相应地较低，使得临界停留时间T_x_max相应地较大，优选地接近无穷大。在时间612时，优选地增加构建材料310(B)的温度，因为直到后来在部件600的生产中才需要构建材料310(B)，但是事先不需要构建材料310(B)。由于构建材料310(B)随后在整个剩余时间内使用，因此尽管构建材料310(B)的温度增加，构建材料310(B)的最终停留时间优选地小于构建材料310(B)的临界停留时间T_x_max，使得构建材料310(B)不发生劣化或热应力。

在根据图7的另一示例性实施方式中，几次调整相互组合。在图7中，在左手侧示出了部件700，该部件由三种构建材料208(A)、206(S)和310(B)构造并且对应于图3中的部件300。类似于图3中的部件300，图7中的部件700也由多个层或者自下而上的多层构造。部件700以至少一个附加元件210添加至部件700的方式调整，如上文参考图5所解释的。结果在图7的右手侧显示为部件702。部件702具有由构建材料208(A)组成的两个附加元件210。优选地，围绕附加元件210的构建材料206(S)是在附加元件210嵌入其中的生产过程之后可以移除的支撑材料。例如，对应于图7中的右手侧的另一调整在于，构建材料206(S)的温度或构建材料310(B)的温度仅在时间710或时间712增加，因为这些预先是不需要的(还参见根据图6的示例性实施方式)。在时间714，不再需要的构建材料208(A)和206(S)的温度降低，使得其临界停留时间T_x_max增加，优选地接近无穷大。

在图7中，因此在右手侧做出两次调整。首先，将附加元件210添加到部件700，从而改变或缩短构建材料208(A)的最终停留时间t_x，因为由于另一元件210以更短的间隔排出。另一方面，改变临界停留时间T_x_max例如通过仅在时间712增加构建材料310(B)的温度或在时间710和714分别降低构建材料208(A)和/或206(S)的温度，并因此改变或增加临界停留时间。

为了防止生产期间的劣化或热预负载，不同的过程监测系统优选地是可用的。使用控制器将来自机器的实际数据与来自数据准备的目标数据连续比较，并在必要时进行调整。在另一个优选的示例性实施方式中，在部件的生产期间，优选地对构建材料的最终停留时间和/或流动特性(例如，过程压力或构建材料粘度)进行至少一次监测。例如，将针对每个构建部分的构建材料的实际构建时间与根据每个构建部分的数据准备计算的构建时间进行比较。如果存在材料的劣化或热应力，则流动特性会改变并且发生偏差或波动(例如，在过程压力中)，并且可以通过机器或其测量传感器来检测。

如果至少一个最终停留时间超过构建材料的相应临界停留时间和/或如果至少一种构建材料的流动特性(例如，过程压力或构建材料粘度)改变，则在进一步优选的示例性实施方式中，通过提供和/或制备新的构建材料来降低相应的最终停留时间t_x。

在另一优选的示例性实施方式中，如果至少一个最终停留时间超过构建材料的相应临界停留时间和/或如果流动特性改变，则例如在附加元件210中排出相应的构建材料和/或提供和/或制备新的构建材料。优选地，新的构建材料的制备和/或提供发生在排放之后。

在另一个优选的示例性实施方式中，如果至少一个最终停留时间超过构建材料的相应临界停留时间和/或如果流动特性改变，则启动至少一次冲洗过程。

例如，如果在构建过程期间检测到(例如，每个构建部分的构建时间、过程压力或构建材料粘度中的)偏差，则根据机器的设备使用不同的方法。例如，如果有冲洗站，则启动冲洗过程，使得劣化的或受热应力的构建材料可以被冲洗掉。例如，如果没有冲洗站，则构造过程被中断并且要求操作者将热预损坏的构建材料手动地收集在适当的容器中。原则上，还可以不中断构建过程，并且当使用其他构建材料时，冲洗出受热应力的构建材料。这可以优选地自动完成，例如由机器控制器控制。

在图8a中的示例性实施方式中，示出了流程图800。在步骤808中，由数据准备804向机器806(例如，用于加工塑料和其他可塑化材料的机器、生产机器或3D打印机)提供例如与每个构建部分的构建材料体积、构建材料温度和/或构建时间相关的数据。原则上，还可以提供其他数据，例如，CAD、几何形状、机器、外围设备、温度、构建材料编号、构建材料温度或构建材料数据。在图8a中，数据作为机器指令820传输至机器806。

在图8b中，示出了根据另一示例性实施方式的流程图802。在步骤810中，机器806开始生产部件，例如，利用在图8a中提供的数据808和/或机器指令820。在步骤812中，基于与每个构建部分的构建材料体积相关的数据对构建材料进行配量。在步骤814中，相应地沉积构建材料以制造部件。优选地，在步骤816中生产部件期间，利用每个构建部分计算的构建时间和/或过程压力p来监测各个构建材料的实际每个构建部分的实际构建时间T_x,n。这可以例如将每个构建部分的实际构建时间与每个构建部分的计算构建时间进行比较和/或监测。如果有材料的劣化或热应力，则流动特性改变并且发生偏差或波动，例如，在过程压力中。

如果没有显著偏差，例如，实际构建时间基本上对应于所计算的构建时间并且过程压力是恒定的，在步骤818中完成制造。

然而，如果有偏差，例如由于不同的实际构建时间或非恒定的过程压力，在图8b中根据机器的现有设备提供各种选项。在步骤822中，如果至少一个最终停留时间t_x超过构建材料的相应临界停留时间T_x_max和/或如果构建材料的流动特性改变，则通过提供和/或制备新的构建材料来减少最终停留时间t_x。

在另一个优选的示例性实施方式中，在提供和/或制备新的构建材料之前排出相应构建材料。

例如，如果存在冲洗站，则在另一个优选的示例性实施方式中，可以启动至少一次冲洗过程，使得可以冲洗掉劣化的或受热应力的构建材料。

如果不存在冲洗站，则在进一步优选的示例性实施方式中，可以手动地进行冲洗过程，或者例如，机器指令820可以加工，并且例如，可排出所提供的构建材料，例如，在附加元件210中实施，例如作为支撑几何结构。

在另一示例性实施方式中，公开了一种用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器、特别是用于3D打印机的机器控制器，该机器控制器设置、配置和/或构造成执行上述方法中的至少一种同时实现所陈述的优点。

在另一示例性实施方式中公开了一种用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器，特别是3D打印机，并且该机器设置、配置和/或构造成用于执行上述方法中的至少一种同时实现前述优点。

另一示例性实施方式是一种包括存储在计算机可读介质上的程序代码的计算机程序产品，该计算机程序产品用于执行上述方法中的至少一种同时实现所陈述的优点。

不言而喻，本说明书可在所附权利要求的等同范围内可以进行各种修改、修正和改编。

附图标记列表

100 流程图 502 部件

102 数据准备 600 部件

104 数据 610 时间

106 步骤 612 时间

108 步骤 614 时间

110 步骤 700 部件

112 步骤 702 部件

114 步骤 710 时间

116 步骤 712 时间

118 步骤 714 时间

119 步骤 800 流程图

200 部件 802 流程图

202 另一部件(相反部件) 804 数据准备

204 层 806 机器

206 构建材料(S) 808 步骤

208 构建材料(A) 810 步骤

210 附加元件 812 步骤

300 部件 814 步骤

302 另一部件(相反部件) 816 步骤

310 构建材料(B) 818 步骤

400 部件 820 机器指令

402 另一部件(相反部件) 822 步骤

412 构建材料(C) 824 步骤

500 部件

Claims (16)

1.一种用于通过增材制造方法或3D打印工艺来生产至少一个部件的方法，所述部件包括至少两种构建材料，每种构建材料具有临界停留时间T_x_max，所述方法包括以下步骤：

-提供用于生产所述部件的数据，

-将所述部件划分成具有相应构建部分信息的至少一个构建部分，

-从所述构建部分信息导出每个构建部分的至少一个构建材料体积和至少一个平均排放速率，

-由所述构建材料体积和所述排放速率计算每个构建部分的至少一个构建时间和每种构建材料的至少一个最终停留时间t_x，

-将最终停留时间t_x与相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max进行比较，

-在至少一个最终停留时间t_x超过相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max的情况下，对数据进行至少一次调整，使得对应的最终停留时间t_x小于相应构建材料的对应临界停留时间T_x_max，

-使用数据来生产所述部件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以改变至少一个构建部分和/或相应构建部分信息的方式来进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进行调整使得改变至少一个最终停留时间t_x。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过生产至少一个附加元件来改变最终停留时间t_x，优选减少最终停留时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述附加元件是至少部分地与所述部件相反的至少一个另一部件。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，构建材料在至少一个构建部分中的沉积首先发生在所述附加元件上。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述附加元件产生在所述部件中并且/或者在生产所述部件之后移除所述附加元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进行调整使得改变至少一个临界停留时间T_x_max。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过在至少一段时间改变至少一种构建材料的温度来改变临界停留时间T_x_max，优选地，通过在至少一段时间降低至少一种构建材料的温度来增加临界停留时间T_x_max。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，几次调整能够相互组合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在生产所述部件期间，对构建材料的最终停留时间t_x和/或流动特性进行至少一次监测。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在至少一个最终停留时间t_x超过构建材料的相应临界停留时间T_x_max的情况下以及/或者在至少一种构建材料的流动特性改变的情况下，排出相应构建材料以及/或者提供和/或制备新的构建材料。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在至少一个最终停留时间t_x超过构建材料的相应临界停留时间T_x_max的情况下以及/或者在所述流动特性改变的情况下，启动至少一次冲洗过程。

14.一种机器控制器，用于加工塑料材料和其他可塑化材料的机器，特别是用于3D打印机，其特征在于，所述机器控制器设置、配置和/或构造成执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法。

15.一种用于加工塑料和其他可塑化材料的机器，特别是3D打印机，其特征在于，所述机器设置、配置和/或构造成执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法。

16.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的程序代码。