RU2783433C1 - Method for manufacturing a three-dimensional shaped article by additive manufacturing - Google Patents
Method for manufacturing a three-dimensional shaped article by additive manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783433C1 RU2783433C1 RU2021115463A RU2021115463A RU2783433C1 RU 2783433 C1 RU2783433 C1 RU 2783433C1 RU 2021115463 A RU2021115463 A RU 2021115463A RU 2021115463 A RU2021115463 A RU 2021115463A RU 2783433 C1 RU2783433 C1 RU 2783433C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- shaped article
- cavity
- shaped
- hardened
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000996 additive Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 399
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 40
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims description 9
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 9
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004849 latent hardener Substances 0.000 claims description 4
- 229920001567 Vinyl ester Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N Diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N Oxetane Chemical compound C1COC1 AHHWIHXENZJRFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N [N-]=C=O Chemical compound [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N cyanoguanidine Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 claims description 2
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 14
- 238000011068 load Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- -1 paste-like Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- 238000010022 rotary screen printing Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003211 photoinitiator Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000011042 selective layering Methods 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005421 electrostatic potential Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000003847 radiation curing Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу изготовления трехмерного фасонного изделия посредством послойного нанесения материала, причем обеспечивают данные по геометрии фасонного изделия, несущий элемент с опорной поверхностью для размещения трехмерного фасонного изделия, затвердевающий жидкий или текучий первый материал, и затвердевающий жидкий, текучий, пастообразный или порошкообразный второй материал.The invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional molded product by layering a material, wherein data on the geometry of the molded product are provided, a bearing element with a support surface for accommodating a three-dimensional molded product, a solidifying liquid or fluid first material, and a solidifying liquid, fluid, pasty or powdery second material .
В случае с подобным, известным из практики способом в качестве первого и второго материалов используют жидкие полимеры, которые являются затвердевающими в результате воздействия ультрафиолетового излучения. В случае с известным из уровня техники способом на опорную поверхность несущего элемента сначала наносят первый слой материала, причем каплеобразные порции материала первого и второго материалов набрызгивают в различные места опорной поверхности с помощью краскоструйного печатающего устройства. Места, в которых на опорную поверхность наносят состоящие из различных веществ капельки материалов, в зависимости от обеспеченных данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия выбирают таким образом, чтобы состоящие из второго материала участки слоя образовывали самый нижний слой изготавливаемого фасонного изделия. Первый материал служит в качестве опорного материала, который наносят на опорную поверхность в тех местах, в которых второй материал не наносится и над которыми фасонное изделие после нанесения следующего слоя первого материала имеет нависающие края, которые должны поддерживаться опорным материалом до затвердевания всех слоев материала. Полученный таким образом самый нижний слой материала на следующем шаге облучают ультрафиолетовым излучением, чтобы в результате пространственного сшивания (образования поперечных связей прим. переводчика) вызвать затвердевание полимеров, содержащихся в первом и втором материалах.In the case of such a method known from practice, liquid polymers are used as the first and second materials, which are hardened as a result of exposure to ultraviolet radiation. In the case of a method known from the prior art, a first layer of material is first applied to the support surface of the support element, wherein drop-like portions of the material of the first and second materials are sprayed at different locations on the support surface using an ink jet printer. Depending on the provided data on the geometry of the molded product to be manufactured, the places where droplets of materials consisting of various substances are applied to the support surface are selected in such a way that the layer sections consisting of the second material form the lowest layer of the molded product to be manufactured. The first material serves as a support material, which is applied to the support surface in those places where the second material is not applied and over which the shaped product after applying the next layer of the first material has overhanging edges, which must be supported by the support material until all layers of material have hardened. The bottommost layer of material thus obtained is then irradiated with ultraviolet radiation in the next step in order to cause the polymers contained in the first and second materials to harden as a result of spatial cross-linking.
После того, как самый нижний слой материала будет готов, на него соответствующим образом наносят следующие слои материалов и вызывают их затвердевание, пока не будут сформированы и не затвердеют все слои фасонного изделия. После этого полученный таким образом слоистый штапель вводят в контакт с растворителем, пока первый материал не растворится в нем. Второй материал в растворителе не растворяется.Once the lowest layer of material has been prepared, subsequent layers of materials are applied to it in an appropriate manner and allowed to harden until all layers of the shaped article have been formed and hardened. Thereafter, the layered staple thus obtained is brought into contact with a solvent until the first material is dissolved therein. The second material does not dissolve in the solvent.
Известный из уровня техники способ, действительно, с сопоставимо малыми затратами позволяет изготавливать трехмерные фасонные изделия как прототипы или в небольшом количестве экземпляров. Благодаря использованию полимеров, пространственно сшиваемых с помощью ультрафиолета, и высокой разрешающей способности при печати обеспечивается хорошее качество поверхности. В расчете, однако, на трехмерную печать с высокой разрешающей способностью требуется очень низкая вязкость полимеров, чтобы они через мелкодисперсные сопла могли наноситься на опорную поверхность или находящийся на ней затвердевший слой материала.The method known from the prior art makes it possible, in fact, to manufacture three-dimensional shaped products as prototypes or in a small number of copies at a comparatively low cost. Thanks to the use of UV crosslinkable polymers and high resolution printing, good surface quality is achieved. In the calculation, however, high-resolution 3D printing requires a very low viscosity of the polymers so that they can be applied through fine nozzles to the supporting surface or the hardened layer of material located on it.
В случае со способом краскоструйной печати (англ.: lnk-Jet Printing) сопла обычно могут обрабатывать полимеры с максимальной вязкостью в 25 мПа⋅с. Струйное распыление полимеров с более высокой вязкостью, как правило, невозможно. Полученные из таких материалов предметы могут выдерживать только минимальную нагрузку и могут использоваться всего лишь в качестве наглядных предметов.In the case of the inkjet printing process (English: lnk-Jet Printing), the nozzles can usually process polymers with a maximum viscosity of 25 mPa⋅s. Jet spraying of higher viscosity polymers is generally not possible. Objects made from such materials can only bear a minimal load and can only be used as visual objects.
Из практики также уже известно, что для машин для литья под давлением, применяя послойное нанесение материала, состоящего из затвердевающего жидкого полимера, с использованием краскоструйного трехмерного печатающего устройства можно изготавливать пресс-форму для литья под давлением. Пресс-форма для литья под давлением включает в себя две части пресс-формы, между которыми образована полость, которая имеет трехмерную негативную форму фасонного изделия, изготавливаемого в машине для литья под давлением. Пресс-форму для литья под давлением изготавливают в трехмерном печатающем устройстве посредством нанесения множества слоев из полимера, который в жидкой форме, с помощью сопел наносят на опорную поверхность или на ранее нанесенный, затвердевший слой материала. После нанесения каждого слоя материала все еще жидкий полимер соответственно облучают ультрафиолетовым светом, чтобы образовать в нем сетчатую структуру и тем самым обеспечить затвердевание соответствующего слоя материала. Затем соответствующим образом наносят следующие слои материала и обеспечивают его затвердевание, пока пресс-форма для литья под давлением не будет готова. После этого пресс-форму для литья под давлением извлекают из трехмерного печатающего устройства и встраивают в машину для литья под давлением, чтобы через литниковые отверстия, предусмотренные в пресс-форме для литья под давлением, впрыснуть в ее полость отличающийся от полимера горячий синтетический материал. После того, как полость будет заполнена синтетическим материалом и синтетический материал остынет, пресс-форму для литья под давлением открывают, и с помощью выталкивателей выталкивают фасонное изделие из полости. Способу присущ тот недостаток, что изготовленные способом трехмерной печати пресс-формы вследствие высокой температуры материала-наполнителя имеют только сильно ограниченный рабочий ресурс и примерно через 10-100 процессов литья под давлением подлежат замене. Кроме того, встраивание пресс-формы для литья под давлением в машину для литья под давлением является относительно затратным по времени. Это особенно невыгодно в случае с единичным изготовлением фасонного изделия.It is also already known from practice that for injection molding machines, by layering a material consisting of a hardening liquid polymer, using an inkjet three-dimensional printer, it is possible to produce an injection mold. An injection mold includes two mold parts between which a cavity is formed which has a three-dimensional negative shape of a shaped article produced in an injection molding machine. An injection mold is made in a 3D printer by applying a plurality of layers of polymer, which is applied in liquid form by means of nozzles to a support surface or to a previously applied, hardened layer of material. After the application of each layer of material, the still liquid polymer is suitably irradiated with ultraviolet light in order to form a network structure therein and thereby to solidify the respective layer of material. Further layers of material are then applied in an appropriate manner and allowed to harden until the injection mold is ready. Thereafter, the injection mold is removed from the 3D printer and inserted into the injection molding machine so that a non-polymer hot synthetic material is injected into the cavity of the injection mold through the sprue holes provided in the injection mold. After the cavity has been filled with synthetic material and the synthetic material has cooled down, the injection mold is opened and the mold is pushed out of the cavity by means of ejectors. The method has the disadvantage that the molds produced by 3D printing have only a very limited working life due to the high temperature of the filler material and must be replaced after about 10-100 injection molding processes. In addition, incorporating the injection mold into the injection molding machine is relatively time consuming. This is especially disadvantageous in the case of a single production of a shaped product.
В случае с другими известными технологиями, по которым в качестве конструкционного материала используют твердые вещества, в большинстве случаев расплавляют термопласты и наносят их послойно через сопло или в форме порошка, по способу спекания. При этом, однако, довольно хороший показатель предельно допустимой нагрузки обеспечивается за счет времени печати (очень медленный процесс) или низкой разрешающей способности, либо качества поверхности.In the case of other known technologies that use solids as a structural material, in most cases thermoplastics are melted and applied in layers through a nozzle or in powder form, in a sintering process. However, a fairly good load carrying capacity comes at the cost of printing time (very slow process) or low resolution or surface quality.
Слабо выраженное преимущество предлагает способ стереолитографии, с помощью которого можно обрабатывать, в том числе, и материалы с более высокими показателями вязкости. Это преимущество следует из того обстоятельства, что материалы не должны разбрызгиваться через сопло, а пространственно сшиваются в емкости для полимеров под действием внешнего ультрафиолетового луча согласно техническим условиям. Таким образом, обрабатываться могут также и так называемые двухкомпонентные, облучаемые ультрафиолетом полимеры со свойствами более высокого порядка. В результате достигается также лучший показатель предельно допустимой нагрузки на фасонные изделия. При этом налицо недостатки: большое количество материалов для формирования предмета, ограниченное время отвердевания двухкомпонентной смеси, повышенный расход материалов (повторное использование не израсходованных полимеров не представляется возможным). Все это явно увеличивает затраты на изготовление деталей.A weakly expressed advantage is offered by the stereolithography method, with which it is possible to process, among other things, materials with higher viscosity values. This advantage results from the fact that the materials do not have to be sprayed through a nozzle, but are spatially cross-linked in polymer containers under the action of an external ultraviolet beam according to specifications. In this way, so-called two-component, ultraviolet-irradiated polymers with higher-order properties can also be processed. As a result, a better indicator of the maximum permissible load on shaped products is also achieved. At the same time, there are disadvantages: a large amount of materials for forming an object, a limited hardening time of a two-component mixture, an increased consumption of materials (reuse of unused polymers is not possible). All this clearly increases the cost of manufacturing parts.
За исключением способа краскоструйной печати, все известные технологии изготовления трехмерных структур отличаются еще и другим существенным недостатком: они не рассчитаны на обработку множества материалов. Это означает, что одновременно может использоваться только один тип материалов. Вследствие этого возможность использования способа в промышленности очень ограничена.With the exception of the inkjet printing method, all known technologies for the manufacture of three-dimensional structures have another significant drawback: they are not designed to process a variety of materials. This means that only one type of material can be used at a time. As a result, the possibility of using the method in industry is very limited.
Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы представить способ вышеназванного типа, с помощью которого с высокой разрешающей способностью можно печатать механически устойчивые трехмерные фасонные изделия, способные выдерживать нагрузку.Therefore, the object of the invention is to provide a method of the above type, with which mechanically stable three-dimensional shaped articles capable of withstanding a load can be printed with high resolution.
Эта задача решена благодаря способу с признаками п. 1 формулы изобретения. Согласно изобретению предусмотрен способ изготовления трехмерного фасонного изделия посредством послойного нанесения материала, причем обеспечивают данные по геометрии фасонного изделия, несущий элемента с опорной поверхностью для размещения трехмерного фасонного изделия, затвердевающий жидкий или текучий первый материал, и затвердевающий жидкий, текучий, пастообразный или порошкообразный второй материал, причем второй материал включает в себя по меньшей мере один пространственно сшиваемый в результате обработки энергией основной компонент и термически активируемый, скрытый (латентный) отвердитель, посредством которого в результате теплового воздействия является вызываемым химическое пространственное сшивание основного компонента,This problem is solved thanks to the method with the features of
а) причем для образования слоя негативной формы порции материала текучего первого материала таким образом наносят в соответствии с данными по геометрии на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия, что слой негативной формы на своей поверхности, удаленной от опорной поверхности, имеет по меньшей мере одну полость, которая имеет негативную форму подлежащего изготовлению слоя материала фасонного изделия,a) moreover, in order to form a negatively shaped layer, portions of the material of the fluid first material are thus applied in accordance with the geometry data on the supporting surface and / or on the hardened layer of material of the three-dimensional shaped article located on it, that the negatively shaped layer on its surface, remote from the supporting surface, has at least one cavity, which has a negative shape of the material layer of the molding to be produced,
б) причем слой негативной формы затвердевает,b) where the negative shape layer hardens,
в) причем для образования слоя фасонного изделия полость заполняют вторым материалом таким образом, что негативная форма переносится на слой фасонного изделия как позитивная форма,c) in order to form the molded product layer, the cavity is filled with the second material in such a way that the negative shape is transferred to the molded product layer as a positive shape,
г) причем основной компонент введенного в полость второго материала в результате обработки энергией частично пространственно сшивается и затвердевает,d) moreover, the main component of the second material introduced into the cavity is partially spatially crosslinked and hardens as a result of energy treatment,
д) причем выступающие над плоскостью, расположенной на предварительно заданном расстоянии относительно опорной поверхности участки затвердевшего слоя негативной формы и/или затвердевшего слоя фасонного изделия удаляют посредством съема материала,e) moreover, protruding above the plane located at a predetermined distance relative to the supporting surface, the sections of the hardened layer of the negative shape and/or the hardened layer of the shaped article are removed by removing the material,
е) причем шаги от а) до д) повторяют по меньшей мере один раз,e) wherein steps a) to e) are repeated at least once,
ж) причем основной компонент фасонного изделия, образованного из слоев фасонного изделия, посредством термической обработки подвергают дальнейшему пространственному сшиванию и такому затвердеванию, что второй материал приобретает более высокую прочность, чем затвердевший первый материал и/или частично пространственно сшитый второй материал, иg) moreover, the main component of the shaped product, formed from the layers of the shaped product, is subjected to further spatial cross-linking and hardening by means of heat treatment, so that the second material acquires a higher strength than the hardened first material and/or the partially spatially cross-linked second material, and
з) причем слои негативной формы удаляют с фасонного изделия до, во время и/или после проведения термической обработки.h) moreover, the negatively shaped layers are removed from the shaped article before, during and/or after the heat treatment.
Согласно изобретению также предусмотрен гибридный способ, согласно которому материалы с различными свойствами обрабатывают с помощью различных способов печати и/или с помощью различных печатающих устройств послойно наносят на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия. Это можно осуществлять по ходу непрерывного процесса трехмерной печати, то есть способ полностью может осуществляться на одном технологическом участке трехмерной печати. За пределами технологического участка трехмерной печати никакой дополнительный процесс печати не требуется.According to the invention, a hybrid method is also provided, in which materials with different properties are processed with different printing methods and/or layered with different printing devices on a support surface or on a hardened material layer of a three-dimensional shaped article located thereon. This can be carried out in the course of a continuous 3D printing process, that is, the method can be carried out entirely in one 3D printing process area. Outside of the 3D printing process, no additional printing process is required.
Первый материал может иметь очень низкую вязкость или быть жидкотекучим или сильно текучим, потому что он служит всего лишь для создания формы под второй материал. Благодаря низкой вязкости или высокой степени текучести, которую имеет первый материал во время нанесения на опорную поверхность или на находящийся на ней, уже затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия, форма может печататься с помощью цифрового процесса печати с высокой разрешающей способностью и высоким качеством поверхности путем того, что множество соответственно малых порций материала первого материала наносят на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия.The first material may have a very low viscosity or be fluid or highly fluid because it only serves to create a mold for the second material. Due to the low viscosity or high degree of fluidity that the first material has during application to the supporting surface or to the already hardened layer of material of the three-dimensional molded product located on it, the shape can be printed using a digital printing process with high resolution and high surface quality by that a plurality of correspondingly small portions of the material of the first material is applied to the support surface or to the hardened layer of material of the three-dimensional shaped article located thereon.
К механической устойчивости и прочности слоя материала формы, состоящего из первого материала, выдвигаются только незначительные требования, поскольку форма должна всего лишь нести второй материал и, при необходимости, воспринимать усилия, воздействующие на первый материал во время процесса печати, предусмотренного для нанесения второго материала. В результате затвердевания первого материала таковой приобретает достаточную прочность, чтобы он мог использоваться как задатчик формы для второго материала. Механическая прочность первого материала, находящегося в затвердевшем состоянии, не оказывает никакого воздействия на механическую устойчивость фасонного изделия, сформированного из затвердевших слоев второго материала, поскольку после нанесения всех слоев материалов первый затвердевший материал удаляют с фасонного изделия.There are only minor demands on the mechanical stability and strength of the material layer of the form consisting of the first material, since the form only has to carry the second material and, if necessary, take up the forces acting on the first material during the printing process intended for applying the second material. As a result of the solidification of the first material, it acquires sufficient strength so that it can be used as a shaper for the second material. The mechanical strength of the first material in the solidified state has no effect on the mechanical stability of the shaped article formed from the hardened layers of the second material, since after all layers of materials have been applied, the first hardened material is removed from the shaped article.
Второй материал является собственно конструкционным материалом для фасонного изделия и может иметь другие свойства, прежде всего более высокую вязкость, чем первый материал. Например, он может быть наполнен армирующими присадками, такими как волокна и/или другие твердые механические частицы. Поскольку второй материал геометрически формуют по матричному копированию с изготовленной из первого материала формы, то для достижения высокой разрешающей способности печати нет необходимости наносить малые порции материала второго материала на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия. Кроме того, работать можно также с высоковязким вторым материалом. Благодаря этому могут быть достигнуты высокая механическая устойчивость и прочность фасонного изделия. Более того, при необходимости представляется возможным, что второй материал содержит в себе смесь по меньшей мере из двух различных веществ и/или по меньшей мере одну присадку, например волокна или другие вещества, для повышения прочности материала. Второй материал может наноситься на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия также с помощью цифрового способа печати грубо избирательно или частично избирательно, то есть путем нанесения множества порций материала в различные точки, которые выбирают в соответствии с обеспеченными данными по геометрии фасонного изделия. Для обеспечения заполнения полостей без пробелов по их контурам, второй материал вводят в зоны, определенные данными по геометрии, с нахлесткой на контуры. Это приводит к тому, что расходное количество второго материала всегда несколько больше, чем это было бы необходимо для заполнения полости. Также представляется возможным, что второй материал наносят на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия с помощью аналогового способа печати. Включенное перед печатным модулем смесительное устройство обеспечивает градацию свойств материала при наличии одного единственного печатного модуля. Для этого, по мере необходимости, по меньшей мере два составных компонента материала в соответственно выверенном соотношении смешивают непосредственно перед введением в печатный модуль. Так, например, жесткую смесь можно постепенно модифицировать в мягкую смесь. Более того, при этом представляется возможным наносить на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала два или больше компонентов второго материала, чтобы изготовить фасонное изделие, включающее в себя несколько различных компонентов. Этот вариант с возможностью обработки множества материалов может быть обеспечен за счет последовательного включения нескольких печатных модулей для второго материала. Таким путем могут быть получены различные механические и/или электрические свойства и/или различные цвета.The second material is actually the structural material for the shaped article and may have other properties, in particular a higher toughness than the first material. For example, it may be filled with reinforcing additives such as fibers and/or other hard mechanical particles. Since the second material is geometrically molded by matrix copying from a mold made from the first material, it is not necessary to apply small portions of the second material material to the support surface or to the solidified material layer of the three-dimensional shaped article located on it in order to achieve high resolution printing. In addition, it is also possible to work with a highly viscous second material. Due to this, high mechanical stability and strength of the shaped product can be achieved. Moreover, if necessary, it is possible that the second material contains a mixture of at least two different substances and/or at least one additive, such as fibers or other substances, to increase the strength of the material. The second material can also be applied to the support surface or to the hardened layer of material of the three-dimensional shaped article thereon, also by means of a digital printing method, coarsely selectively or partially selectively, i.e. by applying a plurality of portions of the material at different points, which are selected in accordance with the provided geometry data. shaped product. To ensure that the cavities are filled without gaps along their contours, the second material is introduced into the zones determined by the geometry data, overlapping the contours. This leads to the fact that the amount of the second material is always slightly larger than what would be necessary to fill the cavity. It is also conceivable that the second material is applied to the support surface or to the hardened material layer of the three-dimensional shaped article thereon by means of an analog printing method. Included in front of the printing module mixing device provides a gradation of material properties in the presence of a single printing module. To do this, as necessary, at least two constituent material components in an appropriately adjusted ratio are mixed immediately before being introduced into the printing module. Thus, for example, a hard mixture can be gradually modified into a soft mixture. Furthermore, it is also possible in this case to apply two or more components of the second material to the support surface and/or to the hardened layer of material thereon in order to produce a shaped article comprising several different components. This multi-material processing option can be achieved by daisy-chaining multiple printing modules for the second material. In this way, different mechanical and/or electrical properties and/or different colors can be obtained.
Поскольку согласно способу согласно изобретению, предпочтительно, после печати каждого отдельного слоя материала выступающие над расположенной на предварительно заданном расстоянии относительно опорной поверхности плоскостью, предпочтительно параллельно ей, участки затвердевшего слоя негативной формы и/или затвердевшего слоя фасонного изделия, соответственно удаляют посредством съема материала, то отдельные слои фасонного изделия проходят строго параллельно или являются расположенными относительно друг друга с определенной компоновкой и имеют заранее определенную толщину слоя. Кроме того, в результате съема материала удаляют «загрязнения», которые при заполнении полостей вторым материалом могут возникать на поверхности самого верхнего затвердевшего слоя первого материала, когда второй материал соприкасается с этой поверхностью. Съем материала участков, выступающих над плоскостью, обеспечивает, таким образом, что состоящий из затвердевших первого и второго материалов смешанный слой всегда имеет нужную толщину и что поверхность первого материала оказывается очищенной от удаляемого второго материала. Это обеспечивает очень точное изготовление фасонного изделия с малыми перекосами. Съем материала осуществляют, предпочтительно, способом снятия стружки, прежде всего с помощью т.н. фрезы для строгания по толщине, шлифовальной и/или полировальной машины.Since, according to the method according to the invention, preferably after each individual layer of material has been printed, the portions of the hardened negative shaped layer and/or the hardened layer of the shaped article, which protrude above a plane located at a predetermined distance relative to the supporting surface, are respectively removed by removing the material, then the individual layers of the shaped article run strictly parallel or are located relative to each other with a certain layout and have a predetermined layer thickness. In addition, the removal of the material removes "contaminants" that, when the cavities are filled with the second material, may occur on the surface of the uppermost hardened layer of the first material when the second material comes into contact with this surface. The removal of material from the areas protruding above the plane thus ensures that the mixed layer consisting of the hardened first and second materials always has the desired thickness and that the surface of the first material is free of the second material to be removed. This ensures very precise manufacturing of the shaped product with low distortions. The removal of material is carried out, preferably, by the method of removing chips, especially with the help of the so-called. milling cutters for thickness planing, grinding and / or polishing machines.
Из практики, действительно, также известен способ трехмерной печати, согласно которому фасонные изделия изготавливают из материала низкой вязкости посредством послойного нанесения материала с помощью краскоструйного печатающего устройства. При этом отдельные слои материала соответственно после нанесения подвергают затвердеванию посредством облучения ультрафиолетовым излучением. В дополнение к этому, после нанесения всех слоев материала проводят термическую обработку фасонного изделия, при которой снимают механические напряжения в фасонном изделии и еще немного подвергают материал фасонного изделия дальнейшему затвердеванию. Однако этот способ не пригоден для печати материалов, которые содержат в себе активируемый тепловым воздействием отвердитель, поскольку таковой может активироваться вследствие тепловых потерь, возникающих в печатающей головке трехмерного печатающего устройства, с тем результатом, что материал может отвердевать уже в печатающей головке и закупоривать ее. Для фасонных изделий, изготовленных по известному из уровня техники способу, обеспечивается, таким образом, только сравнительно низкая механическая прочность.In fact, a 3D printing method is also known from practice, according to which shaped articles are produced from a low-viscosity material by layering the material with an ink jet printer. In this case, the individual layers of the material, respectively, after application are subjected to hardening by irradiation with ultraviolet radiation. In addition to this, after applying all layers of the material, heat treatment of the shaped article is carried out, during which mechanical stresses in the shaped article are removed and the material of the shaped article is subjected to further hardening a little more. However, this method is not suitable for printing materials that contain a heat-activated curing agent, since it can be activated due to heat losses occurring in the print head of a three-dimensional printer, with the result that the material may already solidify in the print head and clog it. For shaped articles produced according to the method known from the prior art, only a comparatively low mechanical strength is thus ensured.
Согласно способу согласно изобретению выступающие над плоскостью, расположенной на предварительно заданном расстоянии относительно опорной поверхности, предпочтительно параллельно ей, участки затвердевшего слоя негативной формы и затвердевшего слоя фасонного изделия после каждого нанесения слоя фасонного изделия удаляют посредством съема материала. Следовательно, с помощью способа согласно изобретению фасонные изделия могут полностью изготавливаться в одном печатающем устройстве, не прибегая к необходимости использования другого процесса.According to the method according to the invention, the portions of the hardened negative mold layer and the hardened molding layer, which protrude above a plane located at a predetermined distance relative to the supporting surface, preferably parallel to it, are removed after each application of the molded product layer by removing the material. Therefore, with the method according to the invention, shaped articles can be produced entirely in one printer without having to resort to another process.
Согласно изобретению, основной компонент отдельных слоев фасонного изделия по ходу шага г) соответственно подвергают частичному или слабому пространственному сшиванию в результате обработки энергией настолько, что слои фасонного изделия сохраняют свою форму. Основной компонент второго материала может включать в себя по меньшей мере один мономер, по меньшей мере один олигомер и/или по меньшей мере один полимер, которые являются пространственно сшиваемыми в результате обработки энергией.According to the invention, the main component of the individual layers of the shaped article in the course of step d) is respectively subjected to partial or weak spatial cross-linking as a result of the energy treatment, so that the layers of the shaped article retain their shape. The main component of the second material may include at least one monomer, at least one oligomer and/or at least one polymer, which are spatially crosslinkable as a result of energy treatment.
Под обработкой энергией подразумевается соответствующее электромагнитное облучение, предпочтительно, ультрафиолетовое облучение, облучение электронами и/или облучение ионами. Когда применяют ультрафиолетовое облучение, второй материал, предпочтительно, содержит в себе фотоинициатор.By energy treatment is meant appropriate electromagnetic irradiation, preferably ultraviolet irradiation, electron irradiation and/or ion irradiation. When ultraviolet irradiation is used, the second material preferably contains a photoinitiator.
По ходу последующего, вызванного тепловым воздействием шага з) с химическим сшиванием выполняют медленную релаксацию и окончательное пространственное сшивание второго материала, во время которого основной компонент фасонного изделия, сформированного в результате нанесения отдельных слоев фасонного изделия, продолжают подвергать затвердеванию. Основной компонент и отвердитель, предпочтительно, по составу задают такими, что химическое пространственное сшивание начинается только после определенной температуры. Эта температура является задаваемой на основе выбора соответствующего отвердителя. При температуре ниже этой уставки химическое пространственное сшивание либо вообще не происходит, а если происходит, то только очень медленно. Это позволяет обеспечивать достаточно длительную пригодность смеси материалов, не допуская ее (преждевременное прим. переводчика) пространственное сшивание уже в печатном модуле.In the course of the subsequent thermally induced step h) with chemical crosslinking, slow relaxation and final spatial crosslinking of the second material is performed, during which the main component of the molded product, formed by applying the individual layers of the molded product, continues to be subjected to solidification. The base component and the hardener are preferably formulated in such a way that chemical spatial crosslinking starts only after a certain temperature. This temperature is set based on the choice of the appropriate hardener. Below this setting, chemical spatial cross-linking either does not occur at all, or if it does, then only very slowly. This makes it possible to ensure a sufficiently long suitability of the mixture of materials, without allowing it (premature translator's note) spatial stitching already in the printed module.
Термическая обработка происходит, предпочтительно, при температурах от примерно 100°С до 200°С, прежде всего при температурах от примерно 120°С до 180°С. Термическая обработка длится в зависимости от типа основного компонента и отвердителя от 15 до 90 минут, прежде всего от 30 до 75 минут. После этого налицо получается фасонное изделие, сформованное из однородного материала.Heat treatment takes place preferably at temperatures from about 100°C to 200°C, especially at temperatures from about 120°C to 180°C. The heat treatment lasts, depending on the type of base component and hardener, from 15 to 90 minutes, primarily from 30 to 75 minutes. After that, there is a shaped product molded from a homogeneous material.
Шаг г) выполняют только после того, как были нанесены все слои фасонного изделия, при этом должна осуществляться только одна единственная процедура термической обработки. Способ согласно изобретению обеспечивает придание фасонному изделию в быстром режиме как формы, так и способности выдерживать большую предельно допустимую механическую и/или химическую нагрузку. Это является основной предпосылкой для промышленной пригодности фасонного изделия.Step d) is performed only after all layers of the shaped product have been applied, and only one single heat treatment procedure should be carried out. The method according to the invention provides fast shaping of the shaped article both in shape and in the ability to withstand a large maximum allowable mechanical and/or chemical load. This is the basic prerequisite for the industrial suitability of the shaped product.
Из информационного листка акционерного общества BERLAC AG (Allmendweg 39, 4450 Sissach, Schweiz/Швейцария), опубликованного в Интернете под заголовком «ОБЛУЧАЕМЫЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОМ ПРОЗРАЧНЫЙ ЛАК ДВОЙНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ, ф. BERLAC» известен двухстадийный способ отверждения прозрачного лака. Соответственно, используемый в качестве поверхностной защиты однокомпонентный лак способом однослойного нанесения наносят на готовый сформованный предмет. При этом лак сначала закрепляют на предмете посредством теплового воздействия и только затем подвергают окончательному пространственному сшиванию с помощью ультрафиолетового облучения.From the information sheet of BERLAC AG (
В предпочтительном варианте осуществления изобретения порции материала первого материала наносят на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой негативной формы и/или затвердевший слой фасонного изделия, предпочтительно, способом краскоструйной печати или способом порошкового нанесения (перенос порошкообразных частиц), причем первый материал является затвердевающим в результате воздействия энергии материалом, который для затвердевания слоя негативной формы подвергают воздействию энергии. Поскольку второй материал содержит в себе термически активируемый отвердитель (сшивающий агент), который уже при превышении комнатной температуры может вызывать слабо протекающую реакцию пространственного сшивания, то он не пригоден для распыления соплами краскоструйных печатающих устройств с высокой разрешающей способностью. Повышенная температура, которая может достигаться уже из-за отходящего тепла от печатающей головки краскоструйного печатающего устройства, приводит к медленному, но неуклонному повышению вязкости второго материала, в результате чего через короткое время (несколько часов) краскоструйное печатающее устройство выходит из строя, а в некоторых случаях повреждаются печатающая головка и/или устройство подачи второго материала на печатающую головку (линии подачи, накопительный резервуар). Изобретение исключает этот существенный недостаток за счет того, что послойно или, например, с помощью краскоструйного печатающего устройства печатают только негативную форму из первого (опорного) материала с низкой вязкостью и пространственно сшивают ее посредством обработки энергией. Механическая прочность первого материала при этом не играет никакой роли для прочности фасонного изделия, поскольку первый материал впоследствии удаляют. Собственно же высоковязкий второй материал для фасонного изделия может послойно помещаться в полости негативной формы и пространственно сшиваться с помощью способов, которые рассчитаны на обработку смесей материалов с более высокой вязкостью.In a preferred embodiment of the invention, portions of the material of the first material are applied to the supporting surface and/or to the hardened layer of the negative form and/or the hardened layer of the shaped article located on it, preferably by the inkjet printing method or the powder application method (transfer of powder particles), and the first material is an energy-hardening material that is subjected to energy to harden the negative shaped layer. Since the second material contains a thermally activated hardener (crosslinking agent), which can already cause a weak spatial crosslinking reaction even above room temperature, it is not suitable for spraying with high-resolution ink jet printer nozzles. The elevated temperature, which can already be reached due to the waste heat from the print head of the ink jet printer, leads to a slow but steady increase in the viscosity of the second material, with the result that after a short time (several hours) the ink jet printer fails, and in some In some cases, the print head and/or the device for supplying the second material to the print head (supply lines, storage tank) are damaged. The invention eliminates this significant disadvantage by printing only the negative form from the first (support) material with low viscosity layer by layer or, for example, using an ink jet printer, and crosslinking it spatially by means of energy processing. The mechanical strength of the first material does not play any role in the strength of the shaped article, since the first material is subsequently removed. The highly viscous second molding material itself can be placed in layers in negatively shaped cavities and spatially crosslinked using methods that are designed to process mixtures of materials with higher viscosity.
В предпочтительном варианте осуществления способа предусмотрено, что вязкость второго материала в не затвердевшем состоянии больше, в некоторых случаях по меньшей мере в 10 раз больше, прежде всего по меньшей мере в 200 раз больше, а предпочтительно по меньшей мере в 2000 раз больше, чем вязкость первого материала в не затвердевшем состоянии и/или что текучий первый и текучий, пастообразный или порошкообразный второй материалы включают в себя фракцию твердых веществ, причем фракция твердых веществ во втором материале в не затвердевшем состоянии этого материала больше, в некоторых случаях по меньшей мере в 10 раз больше, прежде всего по меньшей мере в 200 раз больше, а предпочтительно по меньшей мере в 2000 раз больше, чем фракция твердых веществ в первом материале в его не затвердевшем состоянии. Это позволяет изготавливать фасонное изделие, имеющее высокое качество и высокую точность обработки поверхности и, одновременно, отменную механическую прочность. Кроме того, второй материал можно подготавливать с введением фракции твердых веществ (присадок) сферической формы или в виде волокон, которые явно улучшают механические и/или электрические свойства по сравнению с соответствующим материалом без фракций твердых веществ.In a preferred embodiment of the method, it is provided that the viscosity of the second material in the uncured state is greater, in some cases at least 10 times greater, in particular at least 200 times greater, and preferably at least 2000 times greater than the viscosity of the first material in the uncured state and/or that the fluid first and fluid, pasty or powdery second materials comprise a solids fraction, wherein the solids fraction in the second material in the uncured state of this material is greater, in some cases at least 10 times greater, especially at least 200 times greater, and preferably at least 2000 times greater than the solids fraction in the first material in its uncured state. This makes it possible to manufacture a molded product with high quality and high surface finish accuracy and, at the same time, excellent mechanical strength. Furthermore, the second material can be prepared with the addition of a spherical solids fraction (additives) or in the form of fibers that clearly improve mechanical and/or electrical properties compared to the corresponding material without solids fractions.
В целесообразном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что первый материал имеет пригодную для струйного распыления рабочую вязкость, которая составляет менее 1000 мПа⋅с, прежде всего менее 100 мПа⋅с, в некоторых случаях менее 30 мПа⋅с и, предпочтительно менее 10 мПа⋅с, и что его наносят на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия в форме капелек жидкости с разрешающей способностью нанесения по меньшей мере в 360 точек на дюйм, прежде всего по меньшей мере 720 точек на дюйм, а предпочтительно по меньшей мере 1440 точек на дюйм. Это обеспечивает высокое качество поверхности фасонного изделия. Предпочтительно, второй материал подогревают от комнатной температуры до рабочей температуры, чтобы изменять его текучесть, предпочтительно, чтобы увеличивать ее или уменьшать вязкость. После этого подогретый до рабочей температуры второй материал наносят на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала.In an expedient embodiment of the invention, it is provided that the first material has a working viscosity suitable for jet spraying, which is less than 1000 mPa.s, in particular less than 100 mPa.s, in some cases less than 30 mPa.s and preferably less than 10 mPa.s , and that it is applied to the support surface and/or to the hardened material layer of the three-dimensional molded product in the form of liquid droplets located thereon with a resolution of application of at least 360 dpi, in particular at least 720 dpi, and preferably at least 1440 dpi. This ensures a high surface quality of the shaped product. Preferably, the second material is heated from room temperature to operating temperature to change its fluidity, preferably to increase or decrease the viscosity. After that, the second material heated to the operating temperature is applied to the supporting surface or to the hardened layer of material located on it.
Предпочтительным является, если основной компонент второго материала включает в себя по меньшей мере один эпоксид, по меньшей мере один оксетан, по меньшей мере один функциональный (мет)акрилат, по меньшей мере один винил-эфир или смесь по меньшей мере из двух этих веществ. По меньшей мере один винил-эфир используется в качестве со-реагента для ускорения S. Второй материал, кроме того, может содержать в себе по меньшей мере один обычный фотоинициатор и/или по меньшей мере одну присадку для улучшения конечных свойств (прочность, низкая степень механических напряжений, химическая устойчивость).It is preferred if the main component of the second material includes at least one epoxide, at least one oxetane, at least one functional (meth)acrylate, at least one vinyl ester, or a mixture of at least two of these substances. At least one vinyl ester is used as a co-reagent for accelerating S. The second material may further comprise at least one conventional photoinitiator and/or at least one final property improver (strength, low degree mechanical stress, chemical resistance).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения скрытый отвердитель содержит в себе дициандиамид и/или кислотный ангидрид и/или по меньшей мере один блокированный изоцианат и/или по меньшей мере один диимид угольной кислоты. На основе выбора одного из этих веществ или посредством комбинирования нескольких этих веществ можно задавать температуру, которая необходима, по меньшей мере, чтобы инициировать химическое пространственное сшивание.In a preferred embodiment of the invention, the latent hardener contains dicyandiamide and/or acid anhydride and/or at least one blocked isocyanate and/or at least one carbonic acid diimide. Based on the choice of one of these substances, or by combining several of these substances, it is possible to set the temperature that is necessary at least to initiate chemical spatial crosslinking.
Концентрация отвердителя в предпочтительном варианте осуществления изобретения составляет от 0,2 до 5 процентов по объему, прежде всего от 1,2 до 4 процентов по объему, предпочтительно от 2,2 до 3 процентов по объему, второго материала. С позиции целесообразности, концентрацию отвердителя согласовывают в увязке с функциональностью или прочностью основного материала после радиационного отверждения.The concentration of hardener in a preferred embodiment of the invention is from 0.2 to 5 percent by volume, especially from 1.2 to 4 percent by volume, preferably from 2.2 to 3 percent by volume, of the second material. From the point of view of expediency, the concentration of the hardener is coordinated in relation to the functionality or strength of the base material after radiation curing.
В усовершенствованном варианте изобретения второй материал посредством частично избирательного цифрового способа дозирования/нанесения слоев таким образом наносят на слой негативной формы в зависимости от данных по геометрии, что по меньшей мере одна порция материала текучего, пастообразного или порошкообразного второго материала испускается по меньшей мере в одну полость с полным ее заполнением, и что, предпочтительно, находящиеся за пределами полости точки слоя негативной формы не вступают или только незначительно вступают в контакт со вторым материалом. Под частично избирательным способом нанесения слоев подразумевается способ нанесения слоев, при котором второй материал в пределах полости наносят на всю площадь слоя негативной формы, а за пределами полости - только на отдельный участок поверхности слоя негативной формы. Введение второго материала в полости может осуществляться с помощью сопел, которые посредством клапана или аналогичного исполнительного механизма являются переставляемыми в открытое и закрытое положение. Синхронизация клапанов в зависимости от относительного положения между полостями и выпускными отверстиями сопел может осуществляться с помощью системы управления. Это является преимуществом по сравнению с аналоговыми способами нанесения слоев, в случае с которыми второй материал наносят с охватом большой площади, то есть не избирательно как внутри, так и за пределами полостей. Второй материал при введении в полости может иметь одно свойство, отличное от такового для первого материала. Прежде всего, второй материал может иметь более высокую вязкость, чем вязкость, которую имеет первый материал, когда его наносят на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия.In an improved embodiment of the invention, the second material is applied by means of a partially selective digital dosing/layering method to a negatively shaped layer in such a way that, depending on the geometry data, at least one portion of the material of the flowable, pasty or powdery second material is emitted into at least one cavity with its full filling, and that, preferably, outside the cavity, the points of the layer of the negative form do not come into contact or only slightly come into contact with the second material. Partially selective layering method means a layering method in which the second material is applied within the cavity to the entire area of the negative shaped layer, and outside the cavity, only to a separate area of the negative shaped layer surface. The introduction of the second material into the cavities can be carried out by means of nozzles, which, by means of a valve or similar actuator, are interchangeable in an open and closed position. The timing of the valves depending on the relative position between the cavities and the outlets of the nozzles can be carried out using the control system. This is an advantage over analog layering methods in which the second material is applied over a large area, ie not selectively both inside and outside the cavities. The second material, when introduced into the cavities, may have one property different from that of the first material. First of all, the second material may have a higher viscosity than the first material has when it is applied to the support surface or to the hardened material layer of the three-dimensional molding thereon.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения второй материал является композитным материалом, который включает в себя текучую среду и по меньшей мере одну присадку, причем текучая среда имеет при комнатной температуре вязкость по меньшей мере в 50 мПа⋅с, предпочтительно по меньшей мере 1000 мПа⋅с, и причем присадка содержит в себе частички твердых веществ, которые расположены в текучей среде. Частички твердых веществ могут включать в себя волокна, прежде всего карбоновые волокна, нанотрубки, стеклянные шарики, графены, блок-сополимеры стирола, прежде всего стирол-этилен-бутилен-стирол (СЭБС), нано-/микрочастицы твердых веществ в качестве наполнителей и/или масла на основе высоко разветвленных полиэфиров и/или их подмеси. Композитный материал может вводиться в полость (-и) при комнатной температуре или в подогретом состоянии, при более высокой температуре, чем комнатная температура.In a preferred embodiment of the invention, the second material is a composite material that includes a fluid and at least one additive, the fluid having a viscosity at room temperature of at least 50 mPa⋅s, preferably at least 1000 mPa⋅s, and moreover, the additive contains particles of solids that are located in the fluid. The particulate solids may include fibers, especially carbon fibres, nanotubes, glass beads, graphenes, styrene block copolymers, especially styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS), nano/micro solids as fillers and/ or oils based on highly branched polyesters and/or admixtures thereof. The composite material may be introduced into the cavity(s) at room temperature or in a heated state, at a temperature higher than room temperature.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения второй материал имеет более высокую вязкость и/или более значительную фракцию твердых веществ, чем первый материал, причем как первый, так и второй материал наносят на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой негативной формы и/или слой фасонного изделия посредством способа краскоструйной печати, причем согласно способу краскоструйной печати первый материал выталкивают из по меньшей мере одного первого сопла, а второй материал выталкивают из по меньшей мере одного второго сопла, причем выходное отверстие второго сопла, предпочтительно, имеет большее поперечное сечение и/или является нагружаемым более высоким рабочим давлением, чем выходное отверстие первого сопла и причем, прежде всего, диаметр выходного отверстия второго сопла больше, чем таковой у выходного отверстия первого сопла. Под способом краскоструйной печати подразумевается способ печати, согласно которому второй материал выталкивают из сопла в пульсирующем режиме и/или по порциям с помощью пьезоэлектрического активатора (струйное распыление). Благодаря большему поперечному сечению второго сопла и/или более высокому рабочему давлению на нем можно осуществлять краскоструйную печать высоковязкого второго материала. Меньшее по сравнению с поперечным сечением выходного отверстия второго сопла поперечное сечение выходного отверстия первого сопла и/или более высокое -по сравнению с рабочим давлением на первом сопле - рабочее давление на втором сопле позволяют с высокой разрешающей способностью наносить первый материал на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия.In a preferred embodiment of the invention, the second material has a higher viscosity and/or a higher solids fraction than the first material, wherein both the first and second material are applied to the support surface and/or to the hardened negative shaped layer thereon and/or a layer of a shaped article by means of an inkjet printing method, wherein, according to the inkjet printing method, the first material is ejected from at least one first nozzle and the second material is ejected from at least one second nozzle, the outlet of the second nozzle preferably having a larger cross section and/ or is loaded with a higher working pressure than the outlet of the first nozzle and, above all, the diameter of the outlet of the second nozzle is larger than that of the outlet of the first nozzle. By inkjet printing method is meant a printing method in which the second material is ejected from a nozzle in a pulsed manner and/or in batches by means of a piezoelectric activator (jet spray). Due to the larger cross-section of the second nozzle and/or the higher working pressure on it, a highly viscous second material can be inkjet printed. The lower cross-section of the outlet of the first nozzle compared to the cross-section of the outlet of the second nozzle and/or the higher - compared to the operating pressure on the first nozzle - the operating pressure on the second nozzle allows the first material to be applied with high resolution to the supporting surface or to the on it is a hardened layer of material of a three-dimensional shaped product.
Сопла выставляют на малом расстоянии относительно поверхности, на которую должен наноситься второй материал. Если под соплом оказывается полость, движение второго материала из канала подачи материала через сопло деблокируют. Второй материал выдавливают из сопла и при перемещении поверхности относительно сопла откладывают на нее полосу второго материала. После деактивации подачи материала сопло перемещают над поверхностью без выдачи материала.The nozzles are set at a small distance relative to the surface on which the second material is to be applied. If there is a cavity under the nozzle, the movement of the second material from the material supply channel through the nozzle is released. The second material is squeezed out of the nozzle, and when the surface moves relative to the nozzle, a strip of the second material is deposited on it. After deactivating the supply of material, the nozzle is moved over the surface without issuing material.
В усовершенствованном варианте изобретения второй материал нагружают давлением, прежде всего давлением газа, и подвергнутый таким образом воздействию давления второй материал через по меньшей мере один клапан направляют по меньшей мере к одному соплу, причем выходное отверстие сопла выставляют относительно несущего элемента, вдоль опорной поверхности, и клапаном управляют в зависимости от обеспеченных данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия и в зависимости от относительного положения между соплом и несущим элементом таким образом, что движение материала деблокируется, когда выходное отверстие оказывается выставленным у полости так, что второй материал может испускаться из сопла в полость, и что движение материала блокируется, когда выходное отверстие оказывается выставленным так, что второй материал не может испускаться из сопла в полость. При этом движение материала может деблокироваться на подходе к полости или непосредственно перед ней и блокироваться при отходе (сопла-прим, переводчика) от полости или сразу же после этого. Клапан может приводиться в действие электромагнитным способом или с помощью пьезоэлемента.In an improved embodiment of the invention, the second material is pressurized, in particular gas pressure, and the second material thus subjected to pressure is directed through at least one valve to at least one nozzle, the outlet of the nozzle being aligned relative to the carrier element, along the support surface, and the valve is controlled depending on the provided data on the geometry of the molded product to be manufactured and depending on the relative position between the nozzle and the bearing element in such a way that the movement of the material is released when the outlet is exposed to the cavity so that the second material can be emitted from the nozzle into the cavity, and that the movement of the material is blocked when the outlet is exposed so that the second material cannot be emitted from the nozzle into the cavity. In this case, the movement of the material can be released on the approach to the cavity or immediately in front of it and blocked when the (nozzle-prim, translator) moves away from the cavity or immediately after that. The valve can be actuated electromagnetically or by means of a piezoelectric element.
Предпочтительно, выходное отверстие сопла передвигают относительно несущего элемента, вдоль непрерывной, проходящей в пределах полости линии и вдоль этой линии непрерывно выдают жидкий, текучий или пастообразный второй материал из выходного отверстия в полость. Это обеспечивает непрерывное нанесение материала и, следовательно, быстрый ход выполнения работ при заполнении полости(-ей) вторым материалом. Второй материал может подаваться с помощью известного как такового микронасоса, пригодного для непрерывного процесса нагнетания или посредством нагружения второго материала давлением в сопле. Подачу второго материала с выходом из канала сопла осуществляют либо непосредственно с помощью исполнительного пьезомеханизма для материалов с высокой вязкостью, с помощью исполнительного пьезомеханизма для шибера в канале сопла (перекрывает/открывает канал сопла), либо посредством выдавливания в канал с помощью сжатого воздуха или нагнетающего поршня. Подвод сжатого воздуха активируют при этом электромагнитным способом, с помощью магнитного клапана.Preferably, the outlet of the nozzle is moved relative to the carrier along a continuous line within the cavity, and along this line a liquid, flowable or pasty second material is continuously dispensed from the outlet into the cavity. This ensures a continuous application of the material and hence a fast work progress when filling the cavity(s) with the second material. The second material may be supplied by a micropump known per se, suitable for a continuous pumping process, or by pressurizing the second material in a nozzle. The supply of the second material exiting the nozzle channel is carried out either directly by means of an actuating piezoelectric mechanism for materials with high viscosity, by means of an actuating piezomechanism for the gate in the nozzle channel (closes/opens the nozzle channel), or by extrusion into the channel using compressed air or a pressure piston . The compressed air supply is activated electromagnetically by means of a solenoid valve.
В усовершенствованном варианте изобретения второй материал не избирательно или частично избирательно вводят в полость с использованием способов флексографической печати, глубокой печати, офсетной печати, трафаретной печати, печати с микродозированием, с помощью ракеля и/или камерного ракеля и/или способом нанесения порошковых материалов, то есть второй материал не избирательно или частично избирательно вводят в полость (-и) с помощью аналогового способа нанесения слоев. При не избирательном способе нанесения слоев система управления нанесением материалов, завязанная на данные по геометрии, полностью отпадает. При частично избирательном способе нанесения слоев система управления может быть реализована очень просто, поскольку никакой необходимости в режимах с высокой разрешающей способностью нет. Это очень эффективно упрощает систему электронного управления и способствует снижению затрат при организации способа в целом. Способы трехмерной печати, по которым с помощью сопла наносят высоковязкий печатаемый материал (также композитный материал, который предварительно смешивают из компонентов материала), как таковые уже известны. При этом, однако, фасонное изделие печатают непосредственно (цифровым или избирательным способом) в соответствии с электронным шаблоном, то есть без использования негативной формы. Вместе с тем, эти способы трехмерной печати обеспечивают только незначительную разрешающую способность печати, потому что диаметр сопла должен быть относительно большим ввиду высокой вязкости печатаемого материала.In an improved embodiment of the invention, the second material is non-selectively or partially selectively introduced into the cavity using flexographic printing, gravure printing, offset printing, screen printing, microdosing printing, squeegee and/or chamber squeegee and/or powder coating methods, then there is a second material non-selectively or partially selectively introduced into the cavity(s) using an analog layering method. With a non-selective method of applying layers, the control system for applying materials, tied to geometry data, completely disappears. With a partially selective layering method, the control system can be implemented very simply, since there is no need for high resolution modes. This very effectively simplifies the electronic control system and helps to reduce the cost of organizing the process as a whole. 3D printing methods in which a highly viscous printable material (also a composite material which is premixed from material components) is applied by means of a nozzle are already known as such. In this case, however, the shaped article is printed directly (digitally or selectively) according to the electronic pattern, ie without the use of a negative plate. However, these 3D printing methods provide only a low printing resolution because the nozzle diameter must be relatively large due to the high viscosity of the printed material.
В усовершенствованном варианте изобретения введенный в полость второй материал перед частичным пространственным сшиванием его основного компонента таким образом вводят в контакт с частичками твердых веществ, прежде всего волокнами, что частички твердых веществ целиком и/или частично проникают в находящийся в полости второй материал. Тем самым второй материал армируют. Поскольку частички твердых веществ вводят в контакт со вторым материалом только после заполнения полости, то второй материал может вводиться в полость простым способом, с помощью сопла, не опасаясь, что частички твердых веществ закупорят сопло.In an improved variant of the invention, the second material introduced into the cavity, before partial spatial cross-linking of its main component, is thus brought into contact with particles of solids, especially fibers, so that the particles of solids completely and / or partially penetrate into the second material located in the cavity. Thus, the second material is reinforced. Since the solids particles are brought into contact with the second material only after the cavity has been filled, the second material can be introduced into the cavity in a simple way, using a nozzle, without fear that the solids particles will clog the nozzle.
Предпочтительным является решение, когда частички твердых веществ наносят как слой частичек твердых веществ на рабочую поверхность (поверхность обкладки) передаточного валика, и что затем покрытую слоем частичек рабочую поверхность таким образом выставляют вплотную к поверхности введенного в полость второго материала, что слой частичек твердых веществ вступает в контакт со вторым материалом, а рабочая поверхность передаточного валика находится на расстоянии от второго материала. Поскольку второй материал вступает в контакт только с частичками твердых веществ, а не с передаточным валиком, то исключается, что второй материал остается прилипшим к передаточному валику и загрязняет его. Частички твердых веществ, с одной стороны, и рабочая поверхность передаточного валика, с другой стороны, могут электрически заряжаться, причем полярность электрических зарядов на частичках твердых веществ является противоположной полярности находящихся на передаточном валике электрических зарядов, чтобы частички твердых веществ оставались прилипшими к рабочей поверхности передаточного валика или притягивались ею. Введенный в полость второй материал может быть заряжен зарядами, полярность которых является противоположной полярности зарядов на частичках твердых веществ. Благодаря этому частички твердых веществ могут легче отсоединяться от рабочей поверхности валика, когда они попадают в зону вблизи второго материала или вступают с ним в контакт. Волокна могут подводиться также с помощью транспортерной ленты.The preferred solution is that the particles of solids are applied as a layer of particles of solids on the working surface (cover surface) of the transfer roller, and that then the working surface covered with a layer of particles is exposed in such a way close to the surface of the second material introduced into the cavity that the layer of particles of solids enters in contact with the second material, and the working surface of the transfer roller is at a distance from the second material. Since the second material only comes into contact with the solid particles and not with the transfer roll, it is prevented that the second material remains stuck to the transfer roll and contaminates it. The solid particles on the one hand and the transfer roller surface on the other hand can be electrically charged, with the polarity of the electric charges on the solid particles being opposite to the polarity of the electrical charges on the transfer roller so that the solid particles remain adhered to the transfer roller working surface. roller or attracted by it. The second material introduced into the cavity can be charged with charges whose polarity is opposite to the polarity of the charges on the solid particles. Due to this, particles of solids can be more easily detached from the working surface of the roller when they enter the zone near the second material or come into contact with it. The fibers can also be fed using a conveyor belt.
С позиции целесообразности, самый верхний затвердевший слой негативной формы и/или самый верхний затвердевший слой фасонного изделия очищают от отбросов, возникающих при съеме материала. В результате получается ровная и чистая поверхность, на которую с высокой точностью может наноситься следующий слой материала.Expediently, the topmost hardened layer of the negative shape and/or the topmost hardened layer of the shaped article are cleaned of scrap material. The result is a smooth and clean surface on which the next layer of material can be applied with high precision.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения имеющий опорную поверхность несущий элемент во время нанесения материалов и, при необходимости, во время затвердевания материалов проворачивают вокруг оси вращения и, предпочтительно, подвигают вдоль оси вращения. В результате оказывается возможной беспрерывная печать множества расположенных друг над другом слоев материалов. Это обеспечивает быстрое нанесение материала и способствует высокому качеству изделия.In a preferred embodiment of the invention, the surface-supported carrier element is rotated about the axis of rotation during the application of the materials and, if necessary, during the curing of the materials, and preferably is moved along the axis of rotation. As a result, continuous printing of a plurality of stacked material layers is possible. This ensures fast application of the material and contributes to the high quality of the product.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения обеспечивают растворитель, в котором является растворяемым затвердевший первый материал, а слои негативной формы до, во время и/или после проведения термической обработки таким образом вводят в контакт с растворителем, что затвердевший первый материал растворяется в растворителе. Затвердевший второй материал не является растворимым в растворителе. Тем самым первый материал может простым способом удаляться из фасонного изделия.In a preferred embodiment of the invention, a solvent is provided in which the hardened first material is soluble and the negative shaped layers are so contacted with the solvent before, during and/or after the thermal treatment that the hardened first material is dissolved in the solvent. The solidified second material is not soluble in the solvent. In this way, the first material can be removed from the molded product in a simple manner.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения слои негативной формы удаляют из фасонного изделия до, во время и/или после проведения термической обработки посредством фазового преобразования затвердевшего первого материала. При этом первый материал может представлять собой, например, парафин или аналогичный материал, который в результате нагревания расплавляется и при определенных обстоятельствах испаряется.In another preferred embodiment of the invention, the negatively shaped layers are removed from the molding before, during and/or after the heat treatment is carried out by phase transformation of the hardened first material. In this case, the first material may be, for example, paraffin or a similar material, which, as a result of heating, melts and under certain circumstances evaporates.
Еще следует упомянуть, что второй материал может наноситься на опорную поверхность и/или на находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия также в порошкообразной форме. Второй материал может при этом находиться в накопительном резервуаре, который на отдельных участках ограничен рабочей поверхностью передаточного валика, который приводят во вращение вокруг оси его цилиндра. Передаточный валик, например, с помощью коротрона таким образом заряжают электростатически, что содержащиеся во втором материале частички порошка переносятся на рабочую поверхность передаточного валика и образуют там электростатически заряженный слой порошка определенной толщины. Зарядки частичек порошка достигают, например, с помощью так называемого трибоэлектрического эффекта, при котором частички порошка в результате трения друг о друга набирают регулируемый электростатический потенциал. Опорную поверхность или находящийся на ней затвердевший слой материала трехмерного фасонного изделия электростатически заряжают зарядным типом заряда (отрицательным или положительным), противоположным типу заряда (положительному или отрицательному) для слоя порошка и таким образом вплотную передвигают вдоль рабочей поверхности передаточного валика, что заряженные частички порошка из слоя порошка под действием электростатически индуцированных сил переносятся на опорную поверхность или на находящийся на ней затвердевший слой материала и откладываются в полости или в полостях негативной формы. Там частички порошка фиксируют с помощью соответствующего фиксатора. Во время фиксации частички порошка соединяют между собой и с опорной поверхностью или с находящимся на ней затвердевшим слоем материала. На следующем шаге обработки выступающие над расположенной на предварительно заданном расстоянии относительно опорной поверхности плоскостью участки затвердевшего слоя негативной формы и/или затвердевшего слоя фасонного изделия удаляют посредством съема материала, как уже было пояснено выше по тексту.It should also be mentioned that the second material can also be applied to the support surface and/or to the hardened layer of material of the three-dimensional molding located thereon in powder form. In this case, the second material can be located in a storage container, which is limited in some areas by the working surface of the transfer roller, which is driven into rotation about the axis of its cylinder. The transfer roller is, for example, electrostatically charged with the help of a corotron, so that the powder particles contained in the second material are transferred to the working surface of the transfer roller and form an electrostatically charged powder layer of a certain thickness there. The charging of the powder particles is achieved, for example, with the help of the so-called triboelectric effect, in which the powder particles, as a result of friction against each other, gain an adjustable electrostatic potential. The supporting surface or the hardened layer of material of the three-dimensional molding located on it is electrostatically charged with a charging type of charge (negative or positive) opposite to the type of charge (positive or negative) for the powder layer and thus closely moved along the working surface of the transfer roller, so that the charged powder particles from layers of powder under the action of electrostatically induced forces are transferred to the supporting surface or to the hardened layer of material located on it and are deposited in the cavity or cavities of a negative shape. There, the powder particles are fixed with an appropriate fixative. During fixation, the powder particles are connected to each other and to the supporting surface or to the hardened layer of material located on it. In the next processing step, the sections of the hardened layer of the negative shape and/or the hardened layer of the shaped article protruding above the plane located at a predetermined distance relative to the supporting surface are removed by removing the material, as already explained above in the text.
Далее приведено более подробное разъяснение примеров осуществления изобретения на основе чертежей. На фигурах показаны:The following is a more detailed explanation of embodiments of the invention on the basis of the drawings. The figures show:
Фиг. 1: выполненное в полярных координатах предпочтительное устройство для изготовления трехмерного фасонного изделия посредством послойного нанесения материала, причем устройство имеет различные раздаточные приспособления для выдачи различных жидких и затвердевающих материалов,Fig. 1: a preferred device for the manufacture of a three-dimensional shaped article by layering material, made in polar coordinates, and the device has various dispensers for dispensing various liquid and hardening materials,
Фиг. 2: вид сбоку на устройство для изготовления трехмерного фасонного изделия, причем устройство включает в себя первое раздаточное приспособление, сопла для послойного нанесения жидкого первого материала и выполненный как устройство флексографической или глубокой печати второй участок для нанесения жидкого второго материала,Fig. 2: side view of a device for producing a three-dimensional shaped article, the device including a first dispenser, nozzles for layering a liquid first material and a second area for applying a liquid second material, designed as a flexographic or gravure printing device,
Фиг. 3А-3Г: поперечное сечение фасонного изделия по ходу различных шагов способа для его изготовления,Fig. 3A-3D: cross-section of the shaped article along the various steps of the method for its manufacture,
Фиг. 4: вид сбоку на модуль для съема материала в процессе съема (излишков - прим. переводчика) слоя материала,Fig. 4: side view of the material removal module in the process of removing (surplus - translator's note) a layer of material,
Фиг. 5: поперечное сечение фасонного изделия в первом примере конструктивного выполнения после нанесения всех слоев материала,Fig. 5: cross section of the fitting in the first design example after all layers of material have been applied,
Фиг. 6: схематичное представление затвердевших, состоящих из первого и второго материалов слоев материалов фасонного изделия, причем слои показаны в прозрачном представлении,Fig. 6: schematic representation of the hardened, first and second material layers of materials of the shaped article, the layers being shown in a transparent representation,
Фиг. 7: вид слоистого штапеля, состоящего из слоев первого и второго материалов, в трехмерном представлении,Fig. 7: three-dimensional view of a layered staple consisting of layers of first and second materials,
Фиг. 8: вид фасонного изделия в трехмерном представлении после удаления слоев первого материала с помощью растворителя,Fig. 8: 3D view of the fitting after removal of the layers of the first material with a solvent,
Фиг. 9: поперечное сечение фасонного изделия во втором примере конструктивного выполнения после нанесения всех слоев материала,Fig. 9: cross section of the shaped product in the second design example after all layers of material have been applied,
Фиг. 10: поперечное сечение фасонного изделия во втором примере конструктивного выполнения после удаления слоев первого материала,Fig. 10: cross section of the shaped product in the second design example after removing the layers of the first material,
Фиг. 11: вид сбоку на устройство, аналогичное таковому на фиг. 2, причем, однако, вместо устройства флексографической печати предусмотрено устройство ротационной трафаретной печати,Fig. 11 is a side view of a device similar to that of FIG. 2, however, instead of a flexographic printing device, a rotary screen printing device is provided,
Фиг. 12: вид сбоку на устройство, аналогичное таковому на фиг. 2, причем, однако, вместо устройства флексографической печати предусмотрено устройство для нанесения слоев с помощью камерного ракеля,Fig. 12 is a side view of a device similar to that of FIG. 2, however, instead of a flexographic printing device, a device for applying layers using a chamber squeegee is provided,
Фиг. 13: представление по аналогии с фиг. 2, причем, однако, второе раздаточное приспособление устройства включает в себя несколько конструктивных блоков печатающего устройства, с помощью которых можно получать слои фасонного изделия, которые соответственно состоят из нескольких различных материалов,Fig. 13: representation similar to FIG. 2, however, the second dispensing device of the device includes several building blocks of the printing device, with which it is possible to obtain layers of a shaped product, which respectively consist of several different materials,
Фиг. 14: цилиндрический валик для нанесения слоев,Fig. 14: Cylindrical coater roller,
Фиг. 15: конический валик для нанесения слоев,Fig. 15: conical layering roller,
Фиг. 16: вид сбоку на устройство, аналогичное таковому на фиг. 2, причем, однако, вместо устройства флексографической печати предусмотрено устройство краскоструйной печати для материалов с более высокой вязкостью,Fig. 16 is a side view of a device similar to that of FIG. 2, however, instead of a flexographic printing device, an inkjet printing device is provided for materials with a higher viscosity,
Фиг. 17: вид сбоку на устройство, аналогичное таковому на фиг. 2, причем, однако, вместо устройства флексографической печати предусмотрено устройство для нанесения слоев с использованием микродозирования,Fig. 17 is a side view of a device similar to that of FIG. 2, however, instead of a flexographic printing device, a device for applying layers using microdosing is provided,
Фиг. 18: увеличенный фрагмент с фиг. 17, показывающий сопло во время заполнения полости вторым материалом,Fig. 18 is an enlarged detail of FIG. 17 showing the nozzle during filling of the cavity with the second material,
Фиг. 19: устройство для нанесения слоев с использованием микродозирования, которое в дополнение к отображенным на фиг. 17 компонентам имеет приспособление для нанесения частичек твердых веществ,Fig. 19: A layering device using microdosing which, in addition to those shown in FIGS. 17 components have a device for applying particles of solids,
Фиг. 20: увеличенный фрагмент с фиг. 19, показывающий приспособление для нанесения частичек твердых веществ,Fig. 20 is an enlarged detail of FIG. 19 showing a particulate solids applicator,
Фиг. 21: вид сбоку на устройство для изготовления трехмерного фасонного изделия, причем устройство имеет приспособление для нанесения частичек твердых веществ,Fig. 21: side view of a device for making a three-dimensional shaped article, the device having a device for applying particles of solids,
Фиг. 22: представление по аналогии с фиг. 2, причем, однако, второе раздаточное приспособление устройства включает в себя несколько емкостей для различных компонентов материала и смеситель для смешивания компонентов материала,Fig. 22: a representation similar to FIG. 2, wherein, however, the second dispenser of the apparatus includes several containers for the various material components and a mixer for mixing the material components,
Фиг. 23: схематичное представление модуля печатающей головки для нанесения второго материала,Fig. 23: schematic representation of the printhead module for applying the second material,
Фиг. 24: полость, заполненная вторым материалом,Fig. 24: cavity filled with second material,
Фиг. 25: блок микродозирования с соплом, имеющим кругообразное выходное отверстие, иFig. 25: a microdosing unit with a nozzle having a circular outlet, and
Фиг. 26: блок микродозирования с соплом, имеющим прямоугольное выходное отверстие для увеличения площади наносимых слоев.Fig. 26: a microdosing unit with a nozzle having a rectangular outlet to increase the area of applied layers.
Согласно способу изготовления трехмерной формы и трехмерного фасонного изделия 1 посредством послойного нанесения материала, обеспечивают данные по геометрии фасонного изделия 1 с использованием блока управления, который осуществляет связь с компьютером, в котором отрабатывается программное обеспечение. Кроме того, обеспечивают несущий элемент 2 пластинчатой формы с расположенной в горизонтальной плоскости опорной поверхностью 3 для размещения фасонного изделия 1. Как можно видеть на фиг. 1, опорная поверхность 3 имеет, по существу, форму круглого кольцевого диска. При этом также представляются возможными и другие конфигурации, в случае с которыми опорная поверхность 3 может быть выполнена, прежде всего, в форме цельного кругового диска или иметь прямоугольную форму.According to the method for manufacturing a three-dimensional mold and a three-dimensional
Кроме того, согласно способу обеспечивают затвердевающий жидкий первый материал 4, отличающийся от него, затвердевающий жидкий второй материал 5 и воду в качестве растворителя для затвердевшего первого материала 4. Затвердевший второй материал 5 не является растворимым в растворителе. Первый материал 4 содержит в себе полимер и фотоинициатор, который при обработке ультрафиолетовым излучением вызывает пространственное сшивание полимера.Further, according to the method, a different solidified liquid
Второй материал 5 имеет более высокую вязкость, чем первый материал 4 и содержит в себе в качестве основного компонента эпоксид, который смешан с фотосшивателем. Фотосшиватель при обработке ультрафиолетовым излучением вызывает пространственное сшивание основного компонента. В дополнение к фотосшивателю, второй материал 5 содержит в себе термически активируемый, скрытый отвердитель, который при нагревании второго материала 5 до температуры по меньшей мере в 120° инициирует химическое пространственное сшивание основного компонента.The
Жидкий первый материал 4 находится в первой емкости 6, а жидкий второй материал 5 находится во второй емкости 7. Предпочтительно, также могут быть использованы и другие емкости для материалов, в которых находятся другие материалы, которыми дополнительно пополняют состав возможной смеси материалов. Первая емкость 6 через трубопровод соединена с первым раздаточным приспособлением 8 для первого материала 4. Как можно распознать на фиг. 2, первая емкость 6 выполнена, по существу, закрытой емкостью, а вторая емкость 7 выполнена в виде ванны.The liquid
Первое раздаточное приспособление 8 включает в себя первую краскоструйную печатающую головку со множеством расположенных в ряд, на чертеже детально не представленных сопел, которые выставлены в расчете на выдачу порций материала первого материала 4 на опорную поверхность 3 или на находящийся на ней затвердевший слой первого и/или второго материала 4, 5. Ряд сопел расположен параллельно плоскости опорной поверхности 3 и простирается поперечно к окружному направлению опорной поверхности 3, предпочтительно, по существу радиально к ее центру.The
Несущий элемент 2 и первое раздаточное приспособление 8 с помощью первого выставочного приспособления 9 являются проворачиваемыми относительно друг друга в направлении и противоположно направлению стрелки 10 и сдвигаемыми параллельно оси 11 вращения. При этом точки, лежащие на опорной поверхности 3 и отстоящие от оси 11 вращения, перемещаются вдоль криволинейной траектории в виде спирали или винтовой линии.The
Первое раздаточное приспособление 8 и первое выставочное приспособление 9 соединены с не представленным детально на чертеже управляющим приспособлением, которое включает в себя накопитель данных для хранения данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия 1. При избирательном или частично избирательном заполнении вторым материалом 5 данные по геометрии анализируют и используют также для активации или деактивации сопел или аналогичных раздаточных элементов.The
С помощью управляющего приспособления выдача порций материала первого материала 4 и первое выставочное приспособление 9 могут таким образом регулироваться в зависимости от данных по геометрии, что состоящие из текучего первого материала 4 слои 12 негативной формы могут наноситься на опорную поверхность 3 или на ранее нанесенный на нее, затвердевший слой первого и/или второго материала 4, 5 (фиг. 3А). При этом слои 12 негативной формы соответственно имеют в себе по меньшей мере одну полость 13, которая имеет негативную форму подлежащего изготовлению слоя материала фасонного изделия 1. Полости 13 простираются соответственно по всей толщине соответствующего слоя 12 негативной формы вплоть до опорной поверхности 3 или до находящегося ниже слоя 12 негативной формы затвердевшего слоя материала.With the aid of a control device, the dispensing of the material portions of the
В направлении стрелки 10 за первым раздаточным приспособлением 8 расположено первое отверждающее приспособление 14, с помощью которого нанесенный на опорную поверхность 3 или на находящийся на ней затвердевший слой материала жидкий первый материал 4 может затвердевать. Первое отверждающее приспособление 14 имеет для этой цели на чертеже детально не представленный первый источник ультрафиолетового излучения, с помощью которого ультрафиолетовое излучение может таким образом подаваться на затвердевающий слой первого материала, что содержащийся в первом материале фотосшиватель деблокируется, а содержащиеся в первом материале 4 полимеры пространственно сшиваются.In the direction of the
В направлении стрелки 10 за первым отверждающим приспособлением 14 расположено второе раздаточное приспособление 15, с помощью которого полость (-и) 13 в соответствующем, ранее затвердевшем слое 12 негативной формы заполняется (-ются) вторым материалом 5, чтобы сформировать слой 16 фасонного изделия (фиг. 3Б). В отображенном на фиг. 2 примере конструктивного выполнения второе раздаточное приспособление 15 выполнено как устройство флексографической печати.In the direction of the
Оно включает в себя выполненный как валик флексографической печати передаточный элемент 17 и контактирующее со второй емкостью 7 приспособление 18 для нанесения слоев, с помощью которого по меньшей мере один участок поверхности передаточного элемента 17 может покрываться слоем 19 второго материала 5. С помощью второго выставочного приспособления выполненный в конической форме передаточный элемент 17 может проворачиваться вокруг воображаемой оси вращения таким образом, что находящийся на рабочей поверхности передаточного элемента 17 слой 19 второго материала 5 таким образом вступает в контакт с дном и внутренними стенками полости (-ей) 13, что текучий второй материал 5 вводится в полость (-и) и формирует в этом случае слой 16 фасонного изделия. Этот слой имеет обратную негативной форме слоя 12 позитивную форму слоя изготавливаемого фасонного изделия 1.It includes a
После этого полученный таким образом слой 16 фасонного изделия подвергают затвердеванию с помощью второго отверждающего приспособления 21. Как можно видеть на фиг. 1, второе отверждающее приспособление 21 расположено в направлении стрелки 10, за вторым раздаточным приспособлением 15. Второе отверждающее приспособление 21 включает в себя второй источник ультрафиолетового излучения, с помощью которого ультрафиолетовое излучение может подаваться на слой 16 фасонного изделия, чтобы вызвать затвердевание второго материала посредством пространственного сшивания содержащихся в нем полимеров настолько, что изготавливаемое из слоев 16 фасонное изделие 1 сохраняет свою форму.Thereafter, the shaped layer 16 thus obtained is subjected to hardening by means of the
После этого на следующем шаге способа участки затвердевшего слоя 12 негативной формы и/или затвердевшего слоя 16 фасонного изделия и/или затвердевший второй материал 5, который находится на слое негативной формы, удаляют с помощью фрезы 22 для строгания по толщине (фиг. 3В, 4). При этом участки затвердевшего первого и/или второго материала 4, 5, которые выступают над расположенной на предварительно заданном расстоянии относительно опорной поверхности 3 и параллельно ей плоскостью удаляют посредством съема материала, а затем отсасывают с помощью отсасывающего сопла 23. При необходимости, за отсасывающим соплом 23 может быть расположено приспособление 20 для очистки поверхностей.After that, in the next step of the method, the portions of the hardened negative shaped layer 12 and/or the hardened shaped layer 16 and/or the hardened
Далее соответствующим образом на поверхность затвердевшего слоя 12 негативной формы и слоя 16 фасонного изделия наносят следующий слой 12 негативной формы (фиг. 3Г) и следующий слой 16 фасонного изделия (фиг. 3Д, 3Г). Эти шаги повторяют до тех пор, пока не будут получены все слои 16 изготавливаемого фасонного изделия (фиг. 5-8).Next, the next layer 12 of the negative shape (Fig. 3D) and the next layer 16 of the shaped product (Fig. 3E, 3D) are applied on the surface of the hardened negative shaped layer 12 and the shaped article layer 16, respectively. These steps are repeated until all layers 16 of the molded product to be manufactured are obtained (FIGS. 5-8).
На следующем шаге способа слои 12 негативной формы таким образом вводят в контакт с растворителем 33, что затвердевший первый материал 4 полностью растворяется в растворителе 33. Этого можно достичь, например, за счет того, что слоистый штапель, состоящий из слоев 12 негативной формы и слоев 16 фасонного изделия на определенный промежуток времени погружают в находящийся в емкости 34 растворитель 33. После этого готовое фасонное изделие (фиг. 8) извлекают из растворителя 33 и просушивают.In the next process step, the negatively shaped layers 12 are brought into contact with the solvent 33 in such a way that the hardened
После удаления негативной формы проводят термическую обработку, во время которой фасонное изделие 1, состоящее из наслоенных друг над другом слоев 16 фасонного изделия, поэтапно нагревают до согласованной в отношении второго материала 5 температуры, при которой содержащийся во втором материале 5 отвердитель инициирует химическое пространственное сшивание основного компонента второго материала 5. Для проведения термической обработки фасонное изделие 1 целесообразно помещают в печь 35 и выдерживают там при заданной температуре, например порядка 130°С, на протяжении определенного промежутка времени, который может составлять от 15 до 90 минут. Значения времени и температуры могут варьироваться в зависимости от используемой смеси материалов.After removing the negative mold, a heat treatment is carried out, during which the shaped
При этом основной компонент подвергают окончательному пространственному сшиванию и затвердеванию в режиме релаксации так, что второй материал 5 приобретает более высокую прочность, чем прочность, которую имел затвердевший первый материал 4 до того, как он был введен в контакт с растворителем 33. Окончательное пространственное сшивание осуществляют медленно, в результате чего исключают или снимают механические напряжения в основном компоненте.In this case, the main component is subjected to final spatial crosslinking and solidification in a relaxation mode so that the
Как можно видеть на фиг. 9 и 10, с помощью способа согласно изобретению можно также изготавливать фасонные изделия с выступами 25 и полыми пространствами 26.As can be seen in FIG. 9 and 10, with the method according to the invention it is also possible to produce shaped articles with
Второй материал 5 может также вводиться в полость (-и) 13 способом трафаретной печати. Как можно видеть на фиг. 11, передаточный элемент 18 выполнен при этом как валик ротационной трафаретной печати. Этот валик имеет перфорированную ситовидную рабочую поверхность. Вторая емкость 7 расположена во внутренней полости валика ротационной трафаретной печати.The
Предусмотренные на рабочей поверхности перфорированные отверстия по своим размерам так согласованы с вязкостью второго материала 5, что второй материал 5 с помощью ракеля 24, линейно прилегающего к внутренней рабочей поверхности цилиндрической стенки валика ротационной трафаретной печати, может продавливаться через перфорированные отверстия. За пределами зоны действия ракеля 24 второй материал 5 не проступает через перфорированные отверстия. Размещенное за раздаточным участком очистное приспособление удаляет не снявшийся материал с валика ротационной трафаретной печати и направляет его в циркуляционный контур на повторное использование. В остальном проиллюстрированное на фиг. 11 устройство соответствует таковому на фиг.2, так что описание к фиг. 2 соответственно применимо и к фиг. 11.The perforated holes provided on the working surface are so matched in size to the viscosity of the
Второй материал 5 может также вводиться в полость (-и) 13 способом с использованием камерного ракеля. Как можно видеть на фиг. 12, передаточный элемент 18 выполнен при этом как растровый валик, на внешней рабочей поверхности которого расположен камерный ракель 32. Растровый валик имеет соответственно гравированную и обеспеченную для размещения материала рабочую поверхность. В остальном проиллюстрированное на фиг. 12 устройство соответствует таковому на фиг. 2, так что описание к фиг. 2 соответственно применимо и к фиг. 12.The
В проиллюстрированном на фиг. 13 примере конструктивного выполнения компоновочная схема, состоящая из первой емкости 6, первого раздаточного приспособления 8 и первого отверждающего приспособления 14, соответствует таковой на фиг. 2, то есть первый материал 4 наносят с помощью краскоструйной печатающей головки. Первому раздаточному приспособлению 8 приданы несколько конструктивных блоков 37, 37' печатающего устройства, которые в направлении движения 36 несущего элемента 2 расположены перед первым раздаточным приспособлением 8, то есть отдельные, покрываемые слоями участки опорной поверхности 3 или находящегося на ней затвердевшего слоя материала соответственно сначала передвигают мимо первого раздаточного приспособления 8 и только затем мимо конструктивных блоков 37, 37' печатающего устройства. Каждый конструктивный блок 37, 37' печатающего устройства соответственно имеет одно второе раздаточное приспособление 15, 15', которое для этой цели включает в себя выполненный как валик флексографической печати передаточный элемент 17, 17' и приспособление 18, 18' для нанесения слоев. Конструкция вторых раздаточных приспособлений 15, 15' в данном случае соответствует таковой на фиг. 2.In the illustrated in FIG. 13 of the embodiment, the layout of the
Каждому второму раздаточному приспособлению 15 или 15' приданы соответственно несколько вторых емкостей 7А, 7В, 7С или 7А', 7В', 7С, в которых находится запас различных компонентов 5А, 5В, 5С или 5А', 5В', 5С материала, из которых в результате смешивания можно получать соответствующий второй материал 5, 5'. Вторые емкости 7А, 7В, 7С или 7А', 7В', 7С каждого второго раздаточного приспособления 15 или 15' соответственно через приданный им дозатор 38А, 38В, 38А', 38В' соединены с впускными отверстиями смесителя 39, 39'. Выпускное отверстие смесителя 39, 39' соединено с отнесенным к нему вторым раздаточным приспособлением 15, 15'. Входы управляющих сигналов в дозаторы 38А, 38В, 38А', 38В' через линии передачи управляющих сигналов соединены с блоком управления 40. С помощью блока управления 40 дозирование отдельных компонентов 5А, 5В, 5С или 5А', 5В', 5С материала по ходу процесса изготовления фасонного изделия может изменяться в режиме программного управления в зависимости от сохраненных в накопителе данных, локально релевантных данных по материалам, чтобы задавать соотношение смешивания компонентов 5А, 5В, 5С или 5А', 5В', 5С материала согласно соответственно нужным свойствам второго материала 5, 5'. Благодаря этому, прежде всего, прочность сформованных из второго материала 5 слоев материала можно ступенчато увеличивать (или уменьшать) от слоя материала к слою материала, в нескольких слоях материала - от первого показателя прочности до второго показателя прочности, чтобы исключить большие скачкообразные перепады прочности в материале фасонного изделия.Each
Как можно видеть на фиг. 13, каждый конструктивный блок 37, 37' печатающего устройства включает в себя, кроме того, отнесенное к нему второе отверждающее приспособление 21, 21', фрезу 22, 22' для строгания по толщине и приспособление 20, 20' для очистки поверхностей. В отношении этих компонентов их описание к фиг. 11 соответственно применимо и к фиг. 13.As can be seen in FIG. 13, each
Еще необходимо упомянуть, что конструктивные блоки 37, 37' печатающего устройства являются выставляемыми в направлении двунаправленной стрелки 41 поперек относительно опорной поверхности 3.It is also necessary to mention that the
В то время как в случае со способом, осуществляемым в декартовых координатах, валик приспособления 18 для нанесения слоев имеет цилиндрическую форму (фиг. 14), в случае со способом, осуществляемым в полярных координатах, валик имеет коническую форму (фиг. 15).While in the case of the method carried out in Cartesian coordinates, the roller of the
Второй материал 5 может также вводиться в полость (-и) 13 способом краскоструйной печати (фиг. 16). Второе раздаточное приспособление 15 включает в себя для этой цели вторую краскоструйную печатающую головку со множеством расположенных в ряд сопел, которые выставлены в расчете на выдачу порций материала второго материала 5 на опорную поверхность 3 или на находящийся на ней затвердевший слой первого и/или второго материала 4, 5. Ряд сопел расположен параллельно плоскости опорной поверхности 3 и простирается поперечно к окружному направлению опорной поверхности 3, предпочтительно, по существу радиально к ее центру. Поскольку второй материал 5 имеет более высокую вязкость, чем первый материал 4, то сопла второй краскоструйной печатающей головки имеют большее поперечное сечение, чем сопла первой краскоструйной печатающей головки. Вместо работы с соплами большего поперечного сечения или в дополнение к этому в случае с соплами второй краскоструйной печатающей головки можно работать также с более высоким давлением на соплах, чем в случае с первыми соплами. Выставление несущего элемента 2 относительно краскоструйной печатающей головки осуществляют в соответствии с фиг. 1 с помощью выставочного приспособления. Выталкивание второго материала 5 в управляемом режиме осуществляют в зависимости от относительного положения между краскоструйной печатающей головкой и несущим элементом 2 и в зависимости от обеспеченных данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия 1.The
В показанном на фиг. 17 примере конструктивного выполнения второй материал 5 вводят в полость (-и) 13 пневмодинамическим способом. В случае с пневмодинамическим способом высоковязкий второй материал 5 подают при комнатной температуре с помощью давления газа через выходное отверстие сопла. Выставление несущего элемента 2 относительно сопла 27 (фиг. 18) осуществляют в соответствии с фиг. 1 с помощью выставочного приспособления 9. Выталкивание второго материала 5 из сопла 27 в управляемом режиме осуществляют в зависимости от относительного положения между соплом 27 и несущим элементом 2 и в зависимости от обеспеченных данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия 1. После того как второй материал был введен в полость (-и) 13, его подвергают затвердеванию посредством остывания.In the shown in FIG. 17 of the design example, the
В показанном на фиг. 19 примере конструктивного выполнения введенный в полость 13 второй материал 5 перед частичным пространственным сшиванием его основного компонента таким образом вводят в контакт с волокнообразными частичками твердых веществ 42, что они проникают в находящийся в полости 13 второй материал 5. Устройство имеет для этой цели расположенное между вторым раздаточным приспособлением 15 и вторым отверждающим приспособлением 21 приспособление 45 для нанесения частичек твердых веществ 42. Частички твердых веществ 42 находятся в накопительном резервуаре 43, который с нижней стороны ограничен рабочей поверхностью передаточного валика 44. Передаточный валик 44 является приводимым во вращение в направлении стрелки 46 вокруг оси вращения, расположенной параллельно опорной поверхности 3 несущего элемента 2 и под прямым углом к направлению его движения 36. Между боковыми стенками 47 накопительного резервуара 43 и рабочей поверхностью передаточного валика 44 выставлен зазор, сквозь который проходят частички твердых веществ 42. При движении рабочей поверхности передаточного валика 44 мимо находящихся в накопительном резервуаре 43 частичек твердых веществ 42 они в виде слоя 48 частичек твердых веществ наносятся на рабочую поверхность передаточного валика 44.In the shown in FIG. 19 of the design example, the
Как можно видеть на фиг.20, передаточный валик 44 таким образом выставляют его рабочей поверхностью вплотную к поверхности введенного в полость 13 текучего второго материала 5, что в контакт со вторым материалом 5 вступает слой 48 частичек твердых веществ, но не передаточный валик 44. Передаточный валик 44, по меньшей мере, у его рабочей поверхности состоит из электропроводящего материала, на который подают положительный потенциал. Частички твердых веществ 42 заряжают отрицательными зарядами. В дополнение к этому, опорную поверхность или обращенную к поверхности передаточного валика 44 поверхность второго материала электростатически заряжают положительными зарядами так, что они притягивают частички твердых веществ 42, когда те попадают в электрическое поле электростатических зарядов.As can be seen in Fig.20, the
Показанный на фиг.21 пример конструктивного выполнения отличается от показанного на фиг.19 примера конструктивного выполнения тем, что вместо включающего в себя сопло 27 второго раздаточного приспособления 15 предусмотрено раздаточное приспособление 15 с выполненным как валик флексографической печати передаточным элементом 17. Конструкция этого раздаточного приспособления 15 соответствует таковой конструкции вторых раздаточных приспособлений 15 на фиг. 13, то есть второй материал 5 по ходу процесса печати смешивают из нескольких компонентов 5А, 5В, 5С материала. В проиллюстрированном на фиг. 21 примере конструктивного выполнения имеется только один конструктивный блок 37 печатающего устройства. При этом также представляются возможными и другие конфигурации, в которых друг за другом могут быть расположены несколько конструктивных блоков 37 печатающего устройства, соответственно включающих в себя приспособление 45 для нанесения частичек твердых веществ 42. Соответствующее пояснение применимо и к проиллюстрированному на фиг. 19 устройству.The design example shown in FIG. 21 differs from the design example shown in FIG. 19 in that instead of the
Как можно видеть на фиг.22, приспособление 15 для нанесения слоев (раздаточное приспособление 15 прим. переводчика) также может быть соединено через смеситель 39 с несколькими вторыми емкостями 7А, 7В, 7С или 7А', 7В', 7С, в которых хранится запас различных компонентов 5А, 5В, 5С материала. Вторые емкости 7А, 7В, 7С соответственно через приданный им дозатор 38А, 38В соединены с впускными отверстиями смесителя 39, 39'. Выпускное отверстие смесителя 39, 39' соединено со вторым раздаточным приспособлением 15. Входы управляющих сигналов в дозаторы 38А, 38В через линии передачи управляющих сигналов соединены с блоком управления 40. С помощью блока управления 40 дозирование отдельных компонентов 5А, 5В, 5С материала по ходу процесса изготовления фасонного изделия 1 может изменяться в режиме программного управления в зависимости от сохраненных в накопителе данных, локально релевантных данных по материалу.As can be seen in FIG. 22, the
Второй материал 5 может также вводиться в полость (-и) 13 способом с использованием микродозирования. Как можно видеть на фиг. 23, вторая емкость 7 соединена при этом с источником давления газа 28, который может быть, например, источником давления воздуха, чтобы подвергать второй материал 5 воздействию давления. Емкость 7 через линии 29, в которых соответственно расположен переставляемый в открытое и закрытое положения клапан 30, соединена с соплом 27 для выдачи материала. Сопло 27 располагают с установкой его выходного отверстия на незначительном расстоянии от опорной поверхности 3 и выставляют таким образом относительно несущего элемента 2, вдоль опорной поверхности 3. Отдельными клапанами 30 соответственно управляют по командам таким образом в зависимости от обеспеченных данных по геометрии изготавливаемого фасонного изделия 1 и в зависимости от относительного положения между соплом 27 и несущим элементом 2, что движение второго материала 5 деблокируется, когда выходное отверстие сопла 27 оказывается выставленным у полости 13. Когда выходное отверстие сопла 27 оказывается выставленным не у полости 13, движение материала блокируется.The
Как можно видеть на фиг. 23, могут быть предусмотрены несколько блоков микродозирования 31, клапан 30 которых соответственно своим входным отверстием соединен через линию 29 со второй емкостью 7. Каждый блок микродозирования 31 соответственно имеет сопло 27, которое соединено с выходным отверстием соответствующего клапана 30. Сопла 27 расположены в форме матрицы в несколько рядов и/или несколько столбцов. Клапанами 30 управляют таким образом, что полость 13 ровно покрывается вторым материалом 5 (фиг. 24). Сопла 27 могут иметь круглое (фиг. 25) или многогранное, предпочтительно, прямоугольное (фиг. 26) выходное отверстие.As can be seen in FIG. 23,
Claims (23)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018008704.3 | 2018-11-06 | ||
DE102018008808.2 | 2018-11-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783433C1 true RU2783433C1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2422277C2 (en) * | 2006-11-22 | 2011-06-27 | Эос Гмбх Электро Оптикал Системз | Device and method for layer-by-layer production of 3d object |
WO2015105047A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing three-dimensional structure and three-dimensional structure |
US9227365B2 (en) * | 2010-04-25 | 2016-01-05 | Stratasys Ltd. | Solid freeform fabrication of shelled objects |
DE102015212569A1 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing a three-dimensional object |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2422277C2 (en) * | 2006-11-22 | 2011-06-27 | Эос Гмбх Электро Оптикал Системз | Device and method for layer-by-layer production of 3d object |
US9227365B2 (en) * | 2010-04-25 | 2016-01-05 | Stratasys Ltd. | Solid freeform fabrication of shelled objects |
WO2015105047A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing three-dimensional structure and three-dimensional structure |
DE102015212569A1 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing a three-dimensional object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11938682B2 (en) | Method for producing a three-dimensional shaped object by means of layer-by-layer material application | |
JP7254905B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional moldings by layered material deposition | |
US7625512B2 (en) | Method and a system for producing an object using solid freeform fabrication | |
US7648664B2 (en) | Clamped quantized feed system for solid freeform fabrication | |
JP2019065397A (en) | Device for figuratively producing three-dimensional component | |
EP1512519B1 (en) | A method and a system for solid freeform fabrication using non-reactive powder | |
JP4527397B2 (en) | Quantization feeder for solid freeform fabrication | |
AU2012357646B2 (en) | Method and apparatus for making an object | |
EP0644809B1 (en) | Three-dimensional printing techniques | |
US20050093208A1 (en) | Method and a system for solid freeform fabrication of a three-dimensional object | |
JP2004525791A (en) | 3D printing | |
CN112449619B (en) | Waste disposal for additive manufacturing | |
CN1332808C (en) | Method and device for manufacturing impression block | |
RU2783433C1 (en) | Method for manufacturing a three-dimensional shaped article by additive manufacturing | |
RU2797378C2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional molded product by layering material | |
JP2022067852A (en) | Three-dimensional printing device and three-dimensional printing method | |
KR19980072721A (en) | Rapid Manufacturing Apparatus and Method Using Photocurable Resin Droplets | |
WO1996013372A2 (en) | Build material for forming a three dimensional article |