JP2022550662A - 繊維強化プラスチック材料を押し出して部品を付加製造する方法および押出装置 - Google Patents
繊維強化プラスチック材料を押し出して部品を付加製造する方法および押出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022550662A JP2022550662A JP2022507689A JP2022507689A JP2022550662A JP 2022550662 A JP2022550662 A JP 2022550662A JP 2022507689 A JP2022507689 A JP 2022507689A JP 2022507689 A JP2022507689 A JP 2022507689A JP 2022550662 A JP2022550662 A JP 2022550662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw conveyor
- extrusion device
- plastic material
- fiber
- extrusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 222
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 134
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 167
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 115
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 47
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 47
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 29
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 25
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 17
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 8
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000003000 extruded plastic Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/02—Small extruding apparatus, e.g. handheld, toy or laboratory extruders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/266—Means for allowing relative movements between the apparatus parts, e.g. for twisting the extruded article or for moving the die along a surface to be coated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
- B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/397—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using a single screw
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/625—Screws characterised by the ratio of the threaded length of the screw to its outside diameter [L/D ratio]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/68—Barrels or cylinders
- B29C48/6803—Materials, coating or lining therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/68—Barrels or cylinders
- B29C48/681—Barrels or cylinders for single screws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
- B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
- B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
- B29C48/832—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/295—Heating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/314—Preparation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/321—Feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/10—Pre-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/92561—Time, e.g. start, termination, duration or interruption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/9258—Velocity
- B29C2948/9259—Angular velocity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92504—Controlled parameter
- B29C2948/9258—Velocity
- B29C2948/926—Flow or feed rate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
- B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
- B29C2948/92819—Location or phase of control
- B29C2948/92857—Extrusion unit
- B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
- B29C2948/92885—Screw or gear
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
- B29C48/793—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling upstream of the plasticising zone, e.g. heating in the hopper
- B29C48/797—Cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/12—Thermoplastic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
- B29K2309/08—Glass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Description
-前記繊維強化プラスチック材料が押出装置に供給されて当該押出装置の加熱領域で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料が前記押出装置の押出ノズル(場合によっては、交換可能な押出ノズル)に供給されて、当該押出ノズルで(溶融した)繊維強化プラスチック材料からなる糸状材料(Materialfaden)が製造対象の前記部品として押し出されて、
-前記押出装置における長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベアが、前記加熱領域を通って前記繊維強化プラスチック材料を移送するのに用いられる。
本提案の解決手段では、さらに、前記加熱領域内における前記繊維強化プラスチック材料用の容積が5.5cm3未満であり、かつ、前記スクリューコンベアの(当該スクリューコンベアの長手方向軸心回りの)回転速度が最大で30回転/分に制限される。
一実施形態において、前記繊維強化プラスチック材料は、少なくとも1種の追加の補強材、例えば、粉末および/または断片からなる補強材を含有する。具体的に述べると、前記繊維強化プラスチック材料は、追加の補強材としてガラスの断片を含有し得る。
また、押出方法に関して、繊維の配向は、原則としてプロセスパラメータ、特には押出温度を変化させることによって制御され得て、かつ/あるいは、配される前記繊維強化プラスチック材料の繊維は、製造対象の部品における糸状材料で配された2つ以上の層同士を互いに連結するようにして堆積し得る。
ここでの押出装置は加熱領域を有し、押し出される前記繊維強化プラスチック材料が前記加熱領域内で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料が当該押出装置の押出ノズル(場合によっては、交換可能な押出ノズル)に供給されて、当該押出ノズルで(溶融した)繊維強化プラスチック材料からなる糸状材料が製造対象の前記部品として押し出されることが可能である。同押出装置は、さらに、前記加熱領域内で前記繊維強化プラスチック材料を前記押出ノズルの方向に移送する長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベアを備える。本提案の解決手段では、前記加熱領域内における前記繊維強化プラスチック材料用の容積が5.5cm3未満である。さらに、同押出装置の電子制御装置により、前記スクリューコンベアの回転速度が最大で30回転/分に制限される。
-前記遮断領域が、当該遮断領域に隣接し前記加熱領域の少なくとも一部を形成しているハウジング部を形成する材料よりも低い熱伝導率の材料からなるハウジング部で形成され得て、
-前記加熱領域の少なくとも一部を形成している前記ハウジング部が、前記遮断領域を形成する前記ハウジング部よりも大きい熱質量を有し得る。
排出ゾーンが続く。
遮断領域42は、フィードドーン41と、ハウジング4のうちの後続の第3のハウジング部43gで形成された加熱領域43とを隔てている。フィードゾーン41と加熱領域43との熱分離のために、第2のハウジング部42gは、例えば、熱伝導性が極めて乏しい高強度の材料(例えば、セラミック材料)からなり、任意で、吸気冷却部(Einzugskuehlung)を追加で有している。例えば、熱遮断領域42のハウジング部42gは、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどからなる。
(具体的には、スクリューコンベア3の長さに対して)幾何学的に比較的短いデザインの加熱領域43において、容積を定めた結果として当然のごとく小さく保たれている5.5cm3よりも小さいプラスチック材料の量の供給速度によって特に固定される短い滞留時間により、プラスチック材料8がごく短時間のあいだしか高温状態に留まらず、溶融圧縮ゾーン32に溜まった溶融物のスループット時間が十分短いものになる。
10 押出ノズル
11 ベース
2 スクリュー型押出機(押出装置)
20 制御装置
3 スクリューコンベア/押出スクリュー
31 取込部
32 溶融圧縮ゾーン
33 排出ゾーン
34 端部領域
340 面取り部
4 ハウジング
41 フィードゾーン
42 (熱)遮断領域
41g,42g,43g ハウジング部
43 加熱領域
5 流入口
6 シャフト
7 リザーバー
8 繊維強化プラスチック材料
9 加熱体
V テーパ
φ 開口角度
以下、本発明に含まれる態様を記す。
〔態様1〕繊維強化プラスチック材料を押し出して部品(1)を付加製造する方法であって、
-前記繊維強化プラスチック材料(8)が押出装置(2)に供給されて当該押出装置(2)の加熱領域(43)で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料(8)が前記押出装置(2)の押出ノズル(10)に供給されて、当該押出ノズル(10)で繊維強化プラスチック材料(8)からなる糸状材料が製造対象の前記部品用として押し出されて、
-前記押出装置(2)における長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベア(3)が、前記加熱領域(43)を通って前記繊維強化プラスチック材料(8)を移送するのに用いられる、方法において、
前記加熱領域(43)内において、前記繊維強化プラスチック材料(8)用に、最大で
5.5cm 3 の容積が備えられて、かつ、前記スクリューコンベア(3)の回転速度が30回転/分以下に制限されることを特徴とする、方法。
〔態様2〕態様1に記載の方法において、前記加熱領域内において、前記繊維強化プラスチック材料用に、2.5cm 3 ~5.5cm 3 の範囲内の容積が備えられていることを特徴とする、方法。
〔態様3〕態様2に記載の方法において、前記加熱領域内において、前記繊維強化プラスチック材料用に、3.0cm 3 ~3.5cm 3 の範囲内の容積が備えられていることを特徴とする、方法。
〔態様4〕態様1から3のいずれか一態様に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が最大で20分になるように設定されることを特徴とする、方法。
〔態様5〕態様4に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が少なくとも0.5秒、最大で30分になるように設定されることを特徴とする、方法。
〔態様6〕態様1から5のいずれか一態様に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度が、少なくとも5cm 3 /時の値に設定されることを特徴とする、方法。
〔態様7〕態様6に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、7500cm 3 /時以下の値に設定されることを特徴とする、方法。
〔態様8〕態様7に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、250cm 3 /時未満の範囲内の値に設定されることを特徴とする、方法。
〔態様9〕態様8に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、150cm 3 /時~220cm 3 /時の範囲内の値に設定されることを特徴とする、方法。
〔態様10〕態様1から9のいずれか一態様に記載の方法において、前記繊維強化プラスチック材料が、熱可塑性マトリクス材と、カーボン繊維および/またはガラス繊維および/またはアラミド繊維および/または合成繊維および/またはプラスチック系繊維および/または天然繊維および/またはセラミック繊維と、を含有することを特徴とする、方法。
〔態様11〕態様10に記載の方法において、前記マトリクス材が、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルまたはポリアミドを含むことを特徴とする、方法。
〔態様12〕態様1から11のいずれか一態様に記載の方法において、前記繊維強化プラスチック材料が、追加の補強材として、補強材の粉末および/または断片、特にはガラスの断片を含有することを特徴とする、方法。
〔態様13〕部品(1)を付加製造するために、繊維強化プラスチック材料を押し出しする押出装置であって、
-当該押出装置(2)は加熱領域(43)を有し、押し出される前記繊維強化プラスチック材料(8)が前記加熱領域(43)内で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料(8)が当該押出装置(2)の押出ノズル(10)に供給されて、当該押出ノズル(10)で繊維強化プラスチック材料(8)からなる糸状材料が製造対象の前記部品用として押し出されることが可能であり、
-当該押出装置(2)は、前記加熱領域(43)を通って前記繊維強化プラスチック材料(8)を移送するために、長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベア(3)を備える、押出装置において、
前記加熱領域(43)内における前記繊維強化プラスチック材料(8)用に、最大で
5.5cm 3 の容積が備えられており、当該押出装置(2)の電子制御装置(20)によって前記スクリューコンベア(3)の回転速度が最大で30回転/分に制限されることを特徴とする、押出装置。
〔態様14〕態様10に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が最大で20分になるように、当該押出装置(2)の前記電子制御装置(20)によって指定されることを特徴とする、押出装置。
〔態様15〕態様13または14に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の送込み速度が、前記電子制御装置(20)によって少なくとも5cm 3 /時に指定されることを特徴とする、押出装置。
〔態様16〕態様10に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の送込み速度が,前記電子制御装置(20)によって最大で7500cm 3 /時に制限されることを特徴とする、押出装置。
〔態様17〕態様13から16のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)は、長さが40mm以下であり、直径が25mm以下であることを特徴とする、押出装置。
〔態様18〕態様13から17のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記スクリュー婚ベア■3)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向へと7mm~17mmの鶏舎をもって立ち上がるスクリュー・ブレードを有していることを特徴とする、押出装置。
〔態様19〕態様13から18のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向に位置した一端に、円錐テーパ(V)を有しており、繊維強化プラスチック材料(8)は当該円錐テーパ(V)を介して前記押出ノズル(10)へと供給されることが可能であり、当該円錐テーパ(V)の開口角度(φ)が50°~65°の範囲内であることを特徴とする、押出装置。
〔態様20〕態様13から19のいずれか一態様に記載の押出装置において、当該押出装置(2)がフィードゾーン(41)を有し、前記繊維強化プラスチック材料は当該フィードゾーン(41)で前記スクリューコンベア(3)へと供給されることが可能であり、前記プラスチック材料(8)の移送方向で前記加熱領域(43)の前に、当該押出装置(2)の当該加熱領域(43)と前記フィードゾーン(41)とを空間的に隔てる遮断領域(42)が存在しており、
-前記遮断領域(42)は、当該遮断領域(42)に隣接し前記加熱領域(43)の少なくとも一部を形成しているハウジング部(43g)を構成する材料よりも低い熱伝導率の材料からなるハウジング部(42g)で形成されており、
-前記加熱領域(43)の少なくとも一部を形成している前記ハウジング部(43g)が、前記遮断領域(42)を形成する前記ハウジング部(42g)よりも大きい熱質量を有していることを特徴とする、押出装置。
〔態様21〕態様13から20のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)内で、前記スクリューコンベア(3)のシャフト(6)の直径が、前記プラスチック材料(8)の移送方向で少なくとも一回増加することを特徴とする、押出装置。
〔態様22〕態様21に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)内で、前記スクリューコンベア(3)の前記シャフト(6)の直径が、当該シャフト(6)の最小直径の1.5~2倍まで7°~10°の範囲の角度をもって円錐状に増加することを特徴とする、押出装置。
〔態様23〕態様13から22のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向に沿って前記スクリューコンベア(3)の長手方向軸心と平行に、当該長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/2以下に相当する長さにわたって延在することを特徴とする、押出装置。
〔態様24〕態様13から23のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)が、前記加熱領域(43)内に、溶融圧縮ゾーン(32)、および前記プラスチック材料(8)の移送方向で当該溶融圧縮ゾーン(32)の後に続くとともに前記スクリューコンベア(3)の軸方向端部を含んでいる排出ゾーン(33)を有するように延在しており、前記溶融圧縮ゾーン(32)と前記排出ゾーン(33)を合わせて、前記長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/3以下であることを特徴とする、押出装置。
〔態様25〕態様13から24のいずれか一態様に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)のうちの前記プラスチック材料(8)の移送方向に位置した軸方向端部と前記押出ノズル(10)との間の領域に、溶融した繊維強化プラスチック材料(8)を過剰圧の状態に維持することが可能なリザーバー(7)が設けられていることを特徴とする、押出装置。
〔態様26〕態様25に記載の押出装置において、前記リザーバーが、前記移送方向と前記スクリューコンベア(3)の長手方向軸心とに平行に、当該長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/3以下に相当する長さにわたって延在することを特徴とする、押出装置。
〔態様27〕態様13から26のいずれか一態様に記載の押出装置(2)を少なくとも1つ備える、3Dプリンター。
Claims (27)
- 繊維強化プラスチック材料を押し出して部品(1)を付加製造する方法であって、
-前記繊維強化プラスチック材料(8)が押出装置(2)に供給されて当該押出装置(2)の加熱領域(43)で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料(8)が前記押出装置(2)の押出ノズル(10)に供給されて、当該押出ノズル(10)で繊維強化プラスチック材料(8)からなる糸状材料が製造対象の前記部品用として押し出されて、
-前記押出装置(2)における長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベア(3)が、前記加熱領域(43)を通って前記繊維強化プラスチック材料(8)を移送するのに用いられる、方法において、
前記加熱領域(43)内において、前記繊維強化プラスチック材料(8)用に、最大で
5.5cm3の容積が備えられて、かつ、前記スクリューコンベア(3)の回転速度が30回転/分以下に制限されることを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記加熱領域内において、前記繊維強化プラスチック材料用に、2.5cm3~5.5cm3の範囲内の容積が備えられていることを特徴とする、方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記加熱領域内において、前記繊維強化プラスチック材料用に、3.0cm3~3.5cm3の範囲内の容積が備えられていることを特徴とする、方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が最大で20分になるように設定されることを特徴とする、方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が少なくとも
0.5秒、最大で30分になるように設定されることを特徴とする、方法。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度が、少なくとも5cm3/時の値に設定されることを特徴とする、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、7500cm3/時以下の値に設定されることを特徴とする、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、250cm3/時未満の範囲内の値に設定されることを特徴とする、方法。
- 請求項8に記載の方法において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記送込み速度が、150cm3/時~220cm3/時の範囲内の値に設定されることを特徴とする、方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法において、前記繊維強化プラスチック材料が、熱可塑性マトリクス材と、カーボン繊維および/またはガラス繊維および/またはアラミド繊維および/または合成繊維および/またはプラスチック系繊維および/または天然繊維および/またはセラミック繊維と、を含有することを特徴とする、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記マトリクス材が、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリブチレンテレフタレート、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルまたはポリアミドを含むことを特徴とする、方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の方法において、前記繊維強化プラスチック材料が、追加の補強材として、補強材の粉末および/または断片、特にはガラスの断片を含有することを特徴とする、方法。
- 部品(1)を付加製造するために、繊維強化プラスチック材料を押し出しする押出装置であって、
-当該押出装置(2)は加熱領域(43)を有し、押し出される前記繊維強化プラスチック材料(8)が前記加熱領域(43)内で加熱された後、この繊維強化プラスチック材料(8)が当該押出装置(2)の押出ノズル(10)に供給されて、当該押出ノズル(10)で繊維強化プラスチック材料(8)からなる糸状材料が製造対象の前記部品用として押し出されることが可能であり、
-当該押出装置(2)は、前記加熱領域(43)を通って前記繊維強化プラスチック材料(8)を移送するために、長さ-直径の比が10未満のスクリューコンベア(3)を備える、押出装置において、
前記加熱領域(43)内における前記繊維強化プラスチック材料(8)用に、最大で
5.5cm3の容積が備えられており、当該押出装置(2)の電子制御装置(20)によって前記スクリューコンベア(3)の回転速度が最大で30回転/分に制限されることを特徴とする、押出装置。 - 請求項10に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の前記繊維強化プラスチック材料(8)の送込み速度は、前記押出ノズル(10)の方向に送り込まれる前記繊維強化プラスチック材料(8)の前記加熱領域(43)内での滞留時間が最大で20分になるように、当該押出装置(2)の前記電子制御装置(20)によって指定されることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13または14に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の送込み速度が、前記電子制御装置(20)によって少なくとも5cm3/時に指定されることを特徴とする、押出装置。
- 請求項10に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)の送込み速度が、前記電子制御装置(20)によって最大で7500cm3/時に制限されることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から16のいずれか一項に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)は、長さが40mm以下であり、直径が25mm以下であることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から17のいずれか一項に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向へと7mm~17mmの傾斜をもって立ち上がるスクリュー・ブレードを有していることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から18のいずれか一項に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向に位置した一端に、円錐テーパ(V)を有しており、繊維強化プラスチック材料(8)は当該円錐テーパ(V)を介して前記押出ノズル(10)へと供給されることが可能であり、当該円錐テーパ(V)の開口角度(φ)が50°~65°の範囲内であることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から19のいずれか一項に記載の押出装置において、当該押出装置(2)が
フィードゾーン(41)を有し、前記繊維強化プラスチック材料は当該フィードゾーン(41)で前記スクリューコンベア(3)へと供給されることが可能であり、前記プラスチック材料(8)の移送方向で前記加熱領域(43)の前に、当該押出装置(2)の当該加熱領域(43)と前記フィードゾーン(41)とを空間的に隔てる遮断領域(42)が存在しており、
-前記遮断領域(42)は、当該遮断領域(42)に隣接し前記加熱領域(43)の少なくとも一部を形成しているハウジング部(43g)を構成する材料よりも低い熱伝導率の材料からなるハウジング部(42g)で形成されており、
-前記加熱領域(43)の少なくとも一部を形成している前記ハウジング部(43g)が、前記遮断領域(42)を形成する前記ハウジング部(42g)よりも大きい熱質量を有していることを特徴とする、押出装置。 - 請求項13から20のいずれか一項に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)内で、前記スクリューコンベア(3)のシャフト(6)の直径が、前記プラスチック材料(8)の移送方向で少なくとも一回増加することを特徴とする、押出装置。
- 請求項21に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)内で、前記スクリューコンベア(3)の前記シャフト(6)の直径が、当該シャフト(6)の最小直径の1.5~2倍まで7°~10°の範囲の角度をもって円錐状に増加することを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から22のいずれか一項に記載の押出装置において、前記加熱領域(43)が、前記プラスチック材料(8)の移送方向に沿って前記スクリューコンベア(3)の長手方向軸心と平行に、当該長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/2以下に相当する長さにわたって延在することを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から23のいずれか一項に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)が、前記加熱領域(43)内に、溶融圧縮ゾーン(32)、および前記プラスチック材料(8)の移送方向で当該溶融圧縮ゾーン(32)の後に続くとともに前記スクリューコンベア(3)の軸方向端部を含んでいる排出ゾーン(33)を有するように延在しており、前記溶融圧縮ゾーン(32)と前記排出ゾーン(33)を合わせて、前記長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/3以下であることを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から24のいずれか一項に記載の押出装置において、前記スクリューコンベア(3)のうちの前記プラスチック材料(8)の移送方向に位置した軸方向端部と前記押出ノズル(10)との間の領域に、溶融した繊維強化プラスチック材料(8)を過剰圧の状態に維持することが可能なリザーバー(7)が設けられていることを特徴とする、押出装置。
- 請求項25に記載の押出装置において、前記リザーバーが、前記移送方向と前記スクリューコンベア(3)の長手方向軸心とに平行に、当該長手方向軸心に沿った前記スクリューコンベア(3)の長さの1/3以下に相当する長さにわたって延在することを特徴とする、押出装置。
- 請求項13から26のいずれか一項に記載の押出装置(2)を少なくとも1つ備える、3Dプリンター。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2019/071342 WO2021023389A1 (de) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | Verfahren und extrusionsvorrichtung zur extrusion von faserverstärktem kunststoffmaterial für die additive fertigung eines bauteils |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022550662A true JP2022550662A (ja) | 2022-12-05 |
JP7400077B2 JP7400077B2 (ja) | 2023-12-18 |
Family
ID=67742366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022507689A Active JP7400077B2 (ja) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 繊維強化プラスチック材料を押し出して部品を付加製造する方法および押出装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220288842A1 (ja) |
EP (1) | EP4010165A1 (ja) |
JP (1) | JP7400077B2 (ja) |
CN (1) | CN114222655B (ja) |
WO (1) | WO2021023389A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113500775B (zh) * | 2017-08-24 | 2023-12-26 | 精工爱普生株式会社 | 造型材料供给装置、三维造型装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160200024A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Bucknell University | Dynamically controlled screw-driven extrusion |
WO2019007756A1 (de) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | Aim3D Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur extrusion von thermo-mechanisch verformbaren materialien in schüttgutform und schneckenextruder kompakter bauform |
JP2019018440A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | 兵庫県 | 未加硫ゴム組成物を造形原料とする三次元造形用プリンタ |
JP2019098569A (ja) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | セイコーエプソン株式会社 | 溶融材料供給装置、三次元造形装置、複合材料の製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10059525A1 (de) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Dieffenbacher Gmbh Maschf | Verfahren und Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffmassen |
DE102013002559B4 (de) * | 2013-02-15 | 2014-09-18 | Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik | Einschnecken-Extruder und Verfahren zum Plastifizieren von Kunststoff-Polymeren |
US20150321419A1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Todd Linthicum | Extrusion system for additive manufacturing and 3-d printing |
DE102014018081A1 (de) | 2014-12-06 | 2016-06-09 | Universität Rostock | Verfahren und Anlage zur additiven Fertigung von Metallteilen mittels eines Extrusionsverfahren - Composite Extrusion Modeling (CEM) |
US20170291364A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-12 | Timothy W. Womer | Single screw micro-extruder for 3d printing |
PL3463799T3 (pl) * | 2016-05-27 | 2024-03-11 | Aim3D Gmbh | Instalacja do wytwarzania przyrostowego części metalowych |
-
2019
- 2019-08-08 EP EP19758633.2A patent/EP4010165A1/de active Pending
- 2019-08-08 CN CN201980099115.1A patent/CN114222655B/zh active Active
- 2019-08-08 JP JP2022507689A patent/JP7400077B2/ja active Active
- 2019-08-08 WO PCT/EP2019/071342 patent/WO2021023389A1/de unknown
- 2019-08-08 US US17/633,375 patent/US20220288842A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160200024A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Bucknell University | Dynamically controlled screw-driven extrusion |
WO2019007756A1 (de) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | Aim3D Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur extrusion von thermo-mechanisch verformbaren materialien in schüttgutform und schneckenextruder kompakter bauform |
JP2020525328A (ja) * | 2017-07-04 | 2020-08-27 | アイム3デー・ゲーエムベーハーAim3D Gmbh | バルク形態の熱機械的変形可能材料の押出装置および押出方法、ならびにコンパクト・スクリュー押出機 |
JP2019018440A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | 兵庫県 | 未加硫ゴム組成物を造形原料とする三次元造形用プリンタ |
JP2019098569A (ja) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | セイコーエプソン株式会社 | 溶融材料供給装置、三次元造形装置、複合材料の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021023389A1 (de) | 2021-02-11 |
CN114222655B (zh) | 2024-05-07 |
EP4010165A1 (de) | 2022-06-15 |
US20220288842A1 (en) | 2022-09-15 |
JP7400077B2 (ja) | 2023-12-18 |
CN114222655A (zh) | 2022-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4915764A (en) | Method of making panels | |
JP2019533593A (ja) | 3dプリンタのためのより良好に制御可能なプリントヘッド | |
KR101769144B1 (ko) | Fdm용 필라멘트 제조 장치,와이어가 담지된 fdm용 필라멘트 및 이를 이용하는 3차원 프린터 | |
JP5894336B2 (ja) | 射出成形方法、及び、射出成形装置 | |
EP2735418B1 (en) | Injection molding machine and raw material metering unit | |
CN110869184A (zh) | 用于挤压可热机械地变形的呈松散材料状的材料的方法和设备和紧凑构型的螺杆挤出机 | |
CN102762355B (zh) | 在注塑模制机中控制熔料累积器的方法 | |
EP3362604B1 (en) | Heat-bonded porous structures from recycled plastics and methods for making | |
CN107206651A (zh) | 注射成型机的螺杆、注射成型机及注射成型方法 | |
JP2022550662A (ja) | 繊維強化プラスチック材料を押し出して部品を付加製造する方法および押出装置 | |
JPH1135701A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂成形品 | |
KR20200042934A (ko) | 섬유 강화 열가소성 수지의 혼련 방법, 가소화 장치 및 압출기 | |
JP3236234B2 (ja) | 可塑化装置 | |
CN207105459U (zh) | 一种注塑机分散加料机构 | |
RU218057U1 (ru) | Экструдер | |
JP2020168802A (ja) | 可塑化装置の材料供給方法および可塑化装置の材料供給装置 | |
JP7240442B2 (ja) | 可塑化装置 | |
CN205889835U (zh) | 吹塑机用多效螺杆挤出装置 | |
JP6963231B2 (ja) | 再生樹脂の原材料およびその製造方法と製造装置 | |
JP2023546261A (ja) | 長繊維の熱可塑性材料加工のための方法およびシングルスクリュー押し出しシステム | |
JP2018183938A (ja) | 可塑化装置 | |
CA1300331C (en) | Method of making panels, apparatus for carrying out the method and panels obtained thereby | |
JPH07132539A (ja) | 射出成形機 | |
JPH10249899A (ja) | 長繊維強化熱可塑性樹脂成形用の可塑化装置、これを用いた成形方法および成形体 | |
KR20130066052A (ko) | 사출장치용 다단 압축 스크루 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220801 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220801 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230410 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230411 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230704 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231107 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7400077 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |