[发明专利]多孔体、用于该多孔体的增材制造法和用于支撑和/或支承人体的装置

说明书

包括通过支杆(100)彼此连接的节点(200)的三维网络以及在支杆(100)之间存在的空隙体积(300)的多孔体(10,20)的特征在于支杆(100)具有≥200µm至≤50 mm的平均长度，支杆(100)具有≥100µm至≤5 mm的平均厚度，并且在于所述多孔体在至少一个空间方向上具有≥10至≤100 kPa的压缩硬度（40%压缩,DIN EN ISO 3386‑1:2010‑09）。根据本发明的多孔体组合了常规床垫或靠垫的优点和由其多孔结构导致的通风性并且以常规泡沫不能实现。本发明进一步涉及一种生产此类多孔体(10,20)的方法并涉及用于支撑和/或支承人体的包括所述多孔体(10,20)的装置。

技术领域

本发明涉及一种包括通过支杆彼此连接的节点的三维网络以及在所述支杆之间存在的空隙体积的多孔体，其可以支撑元件或支承元件的形式使用。本发明还涉及一种生产此类多孔体的方法和用于支撑和/或支承人体的包括所述多孔体的装置。

背景技术

所讨论类型的支撑元件或支承元件可以例如采用床垫的形式。这种类型的床垫典型地由泡沫材料构成，并且该床垫特别是可以由多个叠加的泡沫层构成。为了提高此类床垫的躺卧舒适度，习惯是在床垫中采用所谓的分区。这种类型的分区形成在床垫区域上分布的具有不同弹性性能（即不同程度的屈服）的区域。这考虑了床垫在腿区域例如与在背区域应该具有不同程度的屈服的事实。多层床垫中这种类型的分区的形成典型地通过以定位方式将空穴引入具有振动叶片的中间床垫层中完成。然后在各情况下，在这个中间床垫层的上侧和下侧施加完全连续的上和下床垫层。

DE 10 2015 100 816 B3公开一种生产由床垫、靠垫、座椅或座椅的一部分形成的支撑身体的元件的方法，包括限定形成人体特定的三维支撑结构的打印数据并通过3D打印机使用该打印数据生产支撑身体的元件的方法步骤。采用所述打印数据，能够借助于3D打印机通过形成具有不同尺寸和/或不同数量的空穴而产生具有不同弹性的区域。

在根据DE 10 2015 100 816 B3的方法中，据记载可以使用弹性材料完成支撑身体的元件的生产，所述弹性材料在采用3D打印机进行的打印方法中与粘合剂混合。所使用的弹性材料可以为弹性体材料，特别是塑料。所述3D打印机可能具有喷雾工具，在这种情况下，弹性材料从第一喷雾工具喷出并且粘合剂从第二喷雾工具喷出。所述弹性材料可以为粉末形式。

DE 10 2015 100 816 B3没有关于弹性体材料是否形成多孔体进行任何阐述。据记载，通过3D打印机，取决于打印数据，通过形成具有不同尺寸和/或不同数量的空穴而产生支撑身体的元件的具有不同弹性的区域。为了获得床垫3的弹性的三维变化，能够在3D打印机中在床垫的特定位点以可控方式引入空穴。在特定位点的空隙体积以不通过第二喷雾工具喷出任何粘合剂的方式产生，从而通过第一喷雾工具喷出的弹性体材料不能在此与粘合剂结合形成材料结构。或者，还可能没有弹性体材料通过第一喷雾工具喷出，从而没有损耗粉状弹性体材料。

DE 10 2015 100 816 B3记载采用3D打印机产生的空穴能够具有任何期望的几何结构，并且这些尤其可以采用可以在全部侧面被床垫的材料结构包围的内容物的形式。另外，据记载空穴能够以不同尺寸产生，并且这里还尤其能够产生非常小的空穴，这意味着能够实现在床垫的弹性性能变化的特别高的空间分辨率。

常规地，以用于生产床垫、靠垫等的大体积使用柔性聚氨酯泡沫，其记载于很多专利和非专利公开中。相比之下，关于能够作为通过增材方法产生的泡沫表征的材料的报道是很少见的。

Maiti, A.等人的公开“3D printed cellular solid outperforms traditionalstochastic foam in long-term mechanical response”, Sci. Rep. 6, 24871; doi:10.1038/srep24871 (2016)”记载由通过直接墨水书写法产生的聚二甲基硅氧烷弹性体(PDMS)形成的材料。该材料逐层构建，每一层由直径为250 µm的相等间隔的PDMS柱体(cylinders)构成。