[发明专利]用于增材制造三维工件的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于增材制造三维工件的方法，在所述方法中，热塑性材料通过加热被转变到液相中并且选择性地被施加到通过所述工件的形状和尺寸预给定的部位上，其中，所述工件被逐层地构造在基底载体上。根据本发明，逐层地构造在所述基底载体上的工件为了材料的冷却和凝固而从优选被加热的构造腔室带动到与所述构造腔室隔开的冷却腔室中。本发明还涉及一种用于增材制造三维工件的设备。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造三维工件的方法。此外，本发明涉及一种用于增材制造三维工件的设备。

根据本发明的设备尤其可以被用于执行根据本发明的方法。

背景技术

在增材制造或者3D打印中，液体或固体材料被逐层地构造成三维工件。例如可以使用热塑性材料、尤其热塑性塑料，所述材料首先通过加热被液化。然后，液体材料选择性地被施加到要形成工件的位置上。材料借助冷却又凝固。

一些热塑性材料倾向于在冷却时收缩。该收缩导致制成工件的偏离的尺寸。为了抵抗所述收缩，已知具有可加热的构造腔室的3D打印机，使得能够在打印过程期间实现构造腔室的恒定调温。如果打印过程结束，则构造腔室受控地被冷却，以便能够实现工件的冷却和凝固。在冷却之后取出工件并且可以通过重新加热构造腔室的方式开始新的打印过程。

发明内容

本发明所基于的任务是更高效地并且因而成本更低地构型由热塑性材料增材制造三维工件。

为了解决该任务，提出根据本发明的方法和根据本发明的设备。下面还给出本发明的有利扩展方案。

本发明提出一种用于增材制造三维工件的方法，在所述方法中，热塑性材料通过加热被转变到液相中并且选择性地被施加到通过所述工件的形状和尺寸预给定的部位上，其中，所述工件被逐层地构造在基底载体上，其中，逐层地构造在所述基底载体上的工件为了材料的冷却和凝固而从优选被加热的构造腔室被带动到通过能够运动的壁与所述构造腔室隔开的冷却腔室中，并且在材料冷却和凝固之后，将带有所述工件的基底载体从所述冷却腔室取出并且用尚未承印的基底载体替换。

在所提出的用于增材制造三维工件的方法中，热塑性材料通过加热被转变到液相中并且选择性地被施加到通过工件的形状和尺寸预给定的部位上。在此，工件被逐层地构造在基底载体上。根据本发明，逐层地构造在基底载体上的工件为了材料的冷却和凝固而从优选被加热的构造腔室被带动到与该构造腔室隔开的冷却腔室中。即在根据本发明的方法中，工件不会为了冷却和凝固留在构造腔室中。因此，构造腔室可以被用于制造另一工件，具体而言不必中断构造腔室的加热，如果构造腔室被加热的话。以这种方式可以节省宝贵的时间。因为构造腔室的否则通常的冷却和必要时重新加热可能需要数小时。在该时间内不能进行制造，所以该时间是非生产性时间。在根据本发明的方法中，该非生产性时间被极大地减少。因此，根据本发明的方法，其中，优选是3D打印方法可以更高效地且成本更低地执行增材制造三维工件。

冷却腔室优选与构造腔室相邻地布置，使得能够建立与构造腔室的连接，以便将逐层地构造在基底载体上的工件从构造腔室带动到冷却腔室中。

通过该过程的自动化，还可以更高效地构型将逐层地构造在基底载体上的工件从构造腔室带动到冷却腔室中，因为在这种情况下不需要手动干预。

为了将逐层地构造在基底载体上的工件从构造腔室带动到冷却腔室中，优选使用运送装置，通过该运送装置，基底载体可以运动、尤其被移动和/或枢转。这样的运送装置可以相对简单地构造。运送装置的使用能够实现过程的自动化。然而也可以使用机器人手臂作为运送装置。

有利地，随着将工件从构造腔室带动到冷却腔室中，将新的、尚未承印的基底载体带入到构造腔室中，使得在已经制造或打印的工件在冷却腔室中冷却期间，能够继续进行制造、尤其打印。优选地，尚未承印的基底载体到构造腔室中的带入同样自动化地进行，例如借助用于将已承印的基底载体从构造腔室带动到冷却腔室中的同一运送装置。