[发明专利]3D多阶段方法

说明书

本发明涉及一种多阶段的、用于制造一个或多个成型体的方法，其中，该方法包括以下步骤：a.在3D打印方法中，通过重复施加粒子材料而逐层地构造一个或多个成型体；b.预凝固步骤，用于实现成型体的预凝固；c.卸下步骤，其中，使未凝固的粒子材料与已预凝固的成型体分离；d.最终凝固步骤，在该步骤中，通过热能作用使成型体具有最终强度。本发明还涉及一种能够用于该方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种3D多阶段打印方法以及一种能够用于该方法的装置。

背景技术

用于生产成型件和铸造型芯的方法公知有多种多样。自动化的机器成型方法在大批量生产领域是一种经济的解决方案。对于小批量或中型批量而言，利用所谓的快速原型方法或3D打印方法的无工具的成型件构建可以作为机器成型方法的替换方案。

基于以发明人姓名Johannes Croning命名的克洛宁方法(Croning-Verfahren)(DE832937)，开发了激光烧结方法，其实现了无工具生产。在此，成型件由以粘结剂涂层的粒子材料逐层地构造而成。单个松散粒子的连结例如通过由激光射线产生的能量输入而实现(EP0711213)。

实践中，现有技术公开的凝固几乎不能经由缩聚反应实现，因为在过程(工艺)技术方面具有很大困难。那么，用于形成最终凝固强度的充足光照会导致粘结剂包裹物的强烈收缩，并且该收缩又会导致实际的层不再具有能处理的变形。这样产生的成型部件在成型部件从松散的型砂上拆解(也称为卸下)时的强度(生坯强度(Grünfestigkeit))因此特别小。这会造成在卸下时产生问题，并且造成对成型部件不寻常的毁损，由此致使成型部件不能用。对此公开了，该问题可以在卸下时通过采用喷灯来解决，同时额外地利用喷灯对表面进行凝固。但是这样的处理方法不仅需要经验丰富，而且消耗过多的工作和时间成本。

不足的生坯强度又会导致过小或过弱的粘结剂桥接。只要需要无变形生产，就要保持粘结剂的高粘性并且没有形成充分的桥接。

与之不同地，在DE19723892C1中公开了一种层构造方法，在该方法中打印具有缓冲剂的克洛宁型砂，这导致，经打印的包裹粘结剂的克洛宁型砂的活化能相对于未经打印的材料减小或增加，然后再借助于热辐射源对型砂进行光照。这样随后会导致，仅仅经打印的或未经打印的区域进行时效硬化或连结。接下来，使制成的成型部件与未连结的型砂脱离。然而已表明，适宜的缓冲剂(如亚硫酸)用商用的单液滴发生器(Einzeltropfenerzeuger)不会或不容易打错。对此表明不利的是，未凝固的型砂由于光照而预先受损，以至于这样的型砂在该方法的整个范围内不能再重复使用。因此，这样不仅提高了材料消耗，而且也提高了成本，因而这也是不利的。

在US2005/0003189A1中公开了一种用于制造模型的层构造方法，在该方法中将热塑性粒子材料与粉末状粘结剂混合，并且用含水溶剂逐层地打印。在此，粘结剂应该易溶于含水的打印介质中。接下来，模型与包围的粉末脱离，并且可能在后续处理中于热炉中进行干燥，从而提高强度。

在DE10227224B4中公开了一种用于制造精密铸造原始模型的层构造方法，在该方法中将用PVP粘结剂涂层的PMMA粒子材料用由溶剂和活化剂构成的混合物逐层地进行打印，从而溶解粘结剂并且激活粘结剂效用。

公知的方法或者是依赖于工具的过程，或者是公知的3D打印过程达到对于成型部件的有效且经济有益的制造而言甚小的生坯强度。

发明内容

由此存在这样的需求，提供一种用于通过包裹粘结剂的粒子材料逐层地无工具地构造成型部件的方法，成型部件优选用于铸造领域，在该方法中达到这样的拆解强度或卸下强度，以实现能够减少或完全避免耗时耗成本的手工操作，并且优选实现了机器或机器人辅助的卸下处理，或者不管如何减少或完全避免现有技术中的缺陷。

特别是，上述目的通过一种用于制造一个或多个成型体的方法来实现，其中，该方法包括以下步骤：