JP2019524518A - 生成的製造方法からの残粉体の処理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、三次元物体が粉末状基本材料から層の積み重ねにより製造される生成的製造方法からの残粉体を処理する方法に関する。本発明の課題は、残粉体を、次のような構造、すなわち後で新粉体と混合することによって、あるいは新粉体と混合しなくとも、すなわち新粉体と残粉体との混合物を使用しなくとも、生成的製造方法のための高価値の粉末状材料が利用可能となるような構造にする、残粉体の機械的及び物質的複合処理のための方法を提供することである。この課題は、残粉体を粉砕機を用いて細化することにより機械的加工に付すことよって解消される。

Description

本発明は、粉末状基本材料から三次元物体を層を重ねて製造する生成的製造方法からの残粉体の処理方法であって、先ず、前記基礎材料の第一の層を構築プラットホーム上に施与し、これを、その後、構築すべき物体の第一の平面の座標に応じてレーザーまたは他の放射線源で照射及び硬化し、この際、この第一の平面での加工の終了後に、構築プラットホームを、他の平面の層厚の分下げ、そして新しい粉末層を施与し、そしてこの際、これらのプロセスステップを、三次元物体が構築されるまで平面の数に応じて繰り返し、その完成の後に、レーザーが及んだ領域の外側に粉末状材料が残粉体として残留する、方法に関する。

生成的製造方法のためには、様々なタイプの技術的解決手段が既知であり、これらでは、三次元物体は、粉末状基本材料の焼結または溶融によって層を重ねていくことにより製造される。この際、多くの場合に、低い融点及び低い熱伝導性の故に良好に加工することが可能であるプラスチック粉末が原料として使用される。

これに関して典型的な方法は、選択的レーザー焼結法（ＳＬＳ）、ステレオリソグラフィ法（ＳＴＬ）及び熱融解積層法（ＦＤＭ）である。例えば、選択的レーザー焼結法では、３Ｄ−ＣＡＤファイルを、約０．１ｍｍの厚さを有する二次元の平面に分解する。これらの平面の座標を、データセットとして制御コンピュータに送る。その後、先ず粉末原料の一つの層を構築プラットホーム上に施与する。このような材料は、既に、数多くの所有権の対象となっている。例えば、ＤＥ１９７４７３０９Ｂ４（特許文献１）は、選択的レーザー焼結法用に構想されたポリアミド粉末を記載している。次いで、構築プラットホーム上に施与された粉末は、その第一の平面の座標に応じてそれの表面に対してレーザーを照射する。このエネルギー作用によって、レーザーが照射された粉末が焼結して、固形の構造が形成する。第一の平面でのこの加工の終了後に、構築プラットホームを、一つの平面の層厚の分下降させ、そして新しい粉末層を施与する。平面の数に応じて、これらのステップを繰り返し、そうして層の積み重ねにより三次元物体が構築される。

平面から平面へと加工が進行する間に、レーザーが及んだ領域の外には、それ以外に粉末状の材料が残留する。この粉末は構築した三次元物体を取り囲み、そのため、最初は、更なる加工の間は、ある程度この物体を支える。しかし、この粉末は、三次元物体が完全に構築されそして構築プラットホームから取り出した後にも残留する。

それ故、硬化されていない通常は「残粉体（Ａｌｔｐｕｌｖｅｒ）」として称されるこの粉末状材料を更に別の三次元物体の構築のために使用することは容易に思いつくことである。しかし、これは制限付きでしか可能ではない。というのも、少なくとも構築した物体付近にある部分の残粉体は、前の加工の時に、融点よりも僅かに低い温度に曝されているであろうからである。この熱負荷は必然的に老化プロセスを招き、その結果、粉末状原料の元々の特性が主として幾らかは変化する。その結果、残粉体は単独で原料としては使用されるのではなく、常に新しい粉末と混合されることとなる。

ＤＥ１０３３０５９０Ａ１（特許文献２）には、残粉体と新粉体との混合物がポリアミドを含み、このポリアミドにおいて、カルボキシル末端基とアミノ末端基との比率が少なくとも２：１である場合に、残粉体の割合を高め得ることが記載されている。

ＥＰ２３６８６９６Ｂ１（特許文献３）は、それぞれ異なる粘度数上昇を有し及び１０重量％と３０重量％との間の比率で互いに混合された二種のポリアミド１２粉末からなるポリマー混合物を記載している。

従来技術に対する上記文献の発明は、残粉体と新粉体との主として化学的に互いに調和された組成に関する。しかし、生成的製造方法に利用するための品質的に高価値の基本材料を残粉体と新粉体との混合によって達成するためには、成分を化学的に調和させただけでは少なくとも幾つか使用事例では十分ではないことが試験により判明している。更に別の処理ステップが有利であることは明らかであるが、しかし、これに関して専門文献からの正確な報告は殆ど知られていない。

ＤＥ１９７４７３０９Ｂ４ ＤＥ１０３３０５９０Ａ１ ＥＰ２３６８６９６Ｂ１

それ故、本発明の課題は、残粉体を、次のような構造、すなわち後で新粉体と混合することによって、あるいは新粉体と混合しなくとも、すなわち新粉体と残粉体との混合物を使用しなくとも、生成的製造方法のための高価値の粉末状材料が利用可能となるような構造にする、残粉体の機械的及び物質的複合処理のための方法を提供することである。

この課題は、残粉体を粉砕機を用いて細化することにより機械的加工に付すことよって解消される。形態は下位の請求項の対象であり、それらの技術的特徴は実施例においてより詳しく説明される。

それ故、生成的製造方法からの残粉体の機械的及び物質的複合処理のための方法が提供され得る。好ましい使用分野は、レーザー焼結プロセスであり、このプロセスにおいて、ポリマーベースの集塊した残粉体は、機械的加工によって、再びそれの元々の出発形態またはそれどころか更に微細な出発形態にされる。同時に、規定の温度プロフィル及び液状媒体の一次的な適用によって物質的な加工が実現される。

以下には、本発明の実施例を記載する。

本発明による方法は、三次元物体が粉末状基本材料から層の積み重ねにより製造される生成的製造方法からの残粉体の処理に適している。この場合、先ず、基本材料の第一の層を構築プラットホーム上に施与し、その後これを、構築すべき物体の第一の平面の座標に応じてレーザーまたは他の放射線源で照射して硬化する。第一の平面でのこの加工の終了後に、構築プラットホームを、他の一つの平面の層厚の分下降させ、そして新しい粉末層を施与する。同様のプロセスステップを、三次元物体が構築されるまで、平面の数に応じて繰り返す。このような進め方は既知であり、そのため、これに関しては、より詳しい説明は省略できる。

しかし、現在の状況において重要な点は、三次元物体の完成後に残留するいわゆる残粉体としての粉末状材料を如何に処理するかである。

この残粉体は、粉砕機を用いて細化することによって機械的な加工に付される。この際、この残粉体は、新粉体としての状態での元々の粒度に相当する粒度に細化されることが好ましい。また同様に、残粉体を更により小さな粒度に細化すること、すなわち、新粉体としての状態での元々の粒度よりも小さい大きさまで細化することも可能である。

この際、窒素を供給することが有利である。特に、残粉体の機械的加工は、−４０℃と＋８０℃との間の温度範囲で行われる。

更に、機械的加工の間に、先ず水及び／またはエタノールを残粉体に吹きつけ、その後、再び乾燥することが企図される。

Claims (6)

1. 粉末状基本材料から三次元物体を層の積み重ねにより製造する生成的製造方法からの残粉体を処理する方法において、先ず、前記基礎材料の第一の層を構築プラットホーム上に施与し、これを、その後、構築すべき物体の第一の平面の座標に応じてレーザーまたは他の放射線源で照射及び硬化し、この際、この第一の平面での加工の終了後に、構築プラットホームを、他の平面の層厚の分降下させ、そして新しい粉末層を施与し、そしてこの際、これらのプロセスステップを、三次元物体が構築されるまで平面の数に応じて繰り返し、その完成の後に、レーザーが及んだ領域の外に粉末状材料が残粉体として残留する方法であって、残粉体を粉砕機を用いて細化することにより機械的加工に付すことを特徴とする、前記方法。
2. 残粉体の機械的な加工が、窒素を供給しながら行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 残粉体の機械的な加工が、−４０℃と＋８０℃との間の温度範囲で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 機械的加工の間に、先ず水及び／またはエタノールを残粉体に吹きつけ、その後、再び乾燥することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 残粉体が、新粉体としての状態での元々の粒度に相当する粒度に細化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 残粉体が、新粉体としての状態での元々の粒度よりも小さい粒度に細化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。