[发明专利]添加制造方法

说明书

本发明涉及一种添加制造方法，其中工件(20)通过在制造区域(1.1)中通过第一施加装置(2)将金属粉末(4)逐层施加到基体(19)上，通过激光束(11)在区域中将其熔化并固化而制造。为了提高选择性激光熔化方法的效率，根据本发明设想的是：‑将工件(20)连接到基体(19)的支撑结构(21)通过借助于第二施加装置(3)将粘合剂在区域中施加到粉末(4)上并将其固化以产生粉末粘合粘合剂基质(22)来制造，和‑在工件(20)完成后通过相对于工件(20)稳定的降解手段(16，S)破坏粘合剂基质(22)来从工件(20)上移除支撑结构(21)。

技术领域

本发明涉及一种添加制造方法。

背景技术

通过现在存在的各种方法，三维模型可以基于构造数据由无定形或形状中性的材料制成，例如粉末(任选地添加粘合剂)或液体(其中还包括暂时熔化的固体)。这些方法也通过诸如“快速成型”、“快速制造”或“快速加工”的集体术语而为人所知。这里通常的情况是发生初步形成步骤，其中起始材料从一开始是液体形式或者是在中间发生液化并在预期位置固化。在该上下文中的已知方法称为熔融施加(熔融沉积成型，FDM)，其中工件由热塑性材料逐层构造。塑料例如以粉状或线状形式供应，熔化并通过打印头以熔融形式施加，该打印头连续地施加待生产物体的单独的、通常水平的层。

此外，已知一些方法，其中逐层施加粉状物质(例如塑料)，并通过局部施加或印刷的粘合剂选择性地固化。在其他方法中，例如选择性激光烧结(SLS)，例如通过涂布棒将粉末逐层施加到基板上。通过合适的聚焦辐射(例如激光束)选择性地加热粉末，从而烧结。在构造一层之后，稍微降低基板并施加新的层。这里使用的粉末可以是塑料、陶瓷或金属。在生产过程之后必须除去未烧结的粉末。在类似的过程中，选择性激光熔化(SLM)，由辐射引入的能量很高，使得粉末在区域中熔化并凝固形成连贯的固体。该方法特别适用于金属粉末的情况。

在许多情况下，除了物体的实际可用形式之外，还需要另外产生将物体连接到底板的连接结构或支撑结构。这些可以是通常垂直延伸的柱、支柱、桩或类似元件。这些首先用于在悬垂形状的情况下确保可靠的支撑并且防止物体的部分在制造过程中移动。其次，特别是在与显著引入热量相关的制造方法的情况下，支撑结构确保从物体到基板的热量移除，并防止物体在制造过程中由于温度差异而翘曲。例如，SLM中的热量输入显著高于SLS中的热量输入，并且，出于热学原因，支撑结构在前一过程中通常是绝对必要的，以确保可控制造。同时，支撑结构必须具有足够的导热性，这是可以实现的，因为它们同样由SLM由与可利用物体相同的金属粉末制造。

当物体的制造完成时，必须将其与支撑结构一起从基板上移除，为此目的，通常必须将基板从制造设备中移除。如今，物体与基板的手动分离通常通过电火花腐蚀(EDM，放电加工)(更具体地电线腐蚀)或通过机械方式(例如通过锯的方式)进行。除了所花费的时间之外，在电线腐蚀的情况下存在的问题是电线在与金属粉末接触时易于破裂。在移除之后，通常需要对物体进行进一步处理以去除支撑结构的残留物。所有这些都意味着高时间需求和成本增加。由于所指出的问题，诸如SLM的方法目前不适合于经济上可行的大规模生产。

US 2015/00285231 A1公开了一种添加制造工件的方法，其中支撑结构由包含特定聚乙醇酸聚合物的材料制成。实际工件由不同材料制成。添加制造可以通过挤出或选择性激光烧结或基于电子照相的方式进行。支撑结构的材料可以通过水性溶剂(如碱性溶剂)溶解。

US 2016/0122541 A1公开了一种通过添加制造生产三维工件的方法，其中在加热室中，用于制造实际工件的第一材料和用于在工件上制造支撑结构的第二材料逐层选择性地以液体形式被施加。第二材料包括基础树脂和分散在其中的分散树脂。这两种树脂是相互不混溶的，其旨在使支撑结构的结构弱化，这旨在使其更容易从工件脱离。

CN 104786507 A公开了一种用于3D打印机的平台。该平台包括基体和施加于其上的涂膜。涂膜包括可溶解在合适溶剂中的材料。设想的是在平台上构造三维物体，并且在完成之后，将涂膜分离，这将物体从基体上分离，随后可以再次施加。